專利名稱：聲學閥機構的制作方法
技術領域：
本專利申請涉及允許在聽覺系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生孔(vent)的聲學閥組件。
背景技術：
助聽器使用定向性麥克風來改進存在多個聲源的位置中的信噪比。最有用的聲源通常在聽者的前面。如果不存在許多聲源，或者如果有用的聲源不在聽者的前面，則有益的是，改變麥克風的定向性。這在目前的助聽設備中通過使用多于一個的麥克風來實現(xiàn)。大多數(shù)設計使用一對匹配的全向麥克風。這些麥克風必須非常緊密地匹配，或者電子器件必須能夠補償這些麥克風之間的任何差異。這是難以實現(xiàn)的，增加了總體制造費用，并且降低了該助聽設備的可靠性。另一個方法是使用單向麥克風和一個非定向性麥克風。該方法的缺點是在助聽設備的表面上需要三個麥克風開口。耳道式(canal style)助聽設備中的接收器是針對具有輕度損傷的人按照開放式配件(open fitting)版本進行銷售的裝置。該開放式配件使得自然聲音到達耳朵。通過來自該助聽設備接收器的經(jīng)放大的高頻聲音來補充該聲音。該開放式配件消除了使咀嚼的聲音和一個人自己的聲音似乎不自然地響亮的閉塞問題。當該助聽設備佩戴者處于嘈雜的環(huán)境中時，封閉式配件將是優(yōu)選的。該封閉式配件使得該助聽設備對于到達耳朵的聲音具有更大的控制。該封閉式配件還提供了經(jīng)增加的定向性、噪聲減少和提高可理解性 (intelligibility)的其它特征。因此，存在對可以提供開放式配件和封閉式配件的優(yōu)點的助聽設備的需求。


為了更完整地理解本發(fā)明，應當參照以下詳細的描述和附圖，附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的聲學孔組件的分解圖；圖2是圖1中的組件的立體圖；圖3是圖1中的組件的另一個立體圖；圖4是圖1中的組件的透明側視圖；圖5是圖1中的組件的凸輪組件的側視圖；圖6是圖5中的凸輪的俯視圖；圖7是圖1中的組件的栓(peg)元件的側視圖；圖8是圖7中的栓元件的俯視圖；圖9是圖5中的凸輪的特寫側視圖10是前面的附圖中的凸輪和栓元件在使孔開啟的位置中的透明側視圖；圖11是圖1中的組件處于開啟位置(即，其中孔允許空氣進入和排出)的透明則視圖；圖12是前面的附圖中的凸輪和栓元件在使孔關閉的位置中的透明側視圖；圖13是圖1中的組件處于關閉位置的透明側視圖；圖14A是本發(fā)明的實施方式中的磁閥組件的立體圖；圖14B是圖14A中的組件的分解圖；圖15是圖14A中的磁閥組件的另一個分解圖；圖16A是圖14A中的閥組件處于開啟狀態(tài)的立體圖；圖16B是圖14A中的閥組件處于關閉狀態(tài)的立體圖；圖17是圖14A中的組件處于開啟狀態(tài)的截面圖；圖18是本發(fā)明的實施方式中的使用平衡電樞接收器作為閥的閥組件的分立視圖 (isolated view)；圖19是本發(fā)明的實施方式中的移動流體閥組件的立體圖；圖20是圖19中的組件的側視截面圖；圖21A是本發(fā)明的實施方式中的移動電磁閥組件的側視截面圖；圖21B是圖21A中的組件的側視圖；圖22是本發(fā)明的實施方式中的移動電磁閥組件的側視截面圖；圖23是本發(fā)明的實施方式中的移動電磁閥組件的側視截面圖；圖24是移動磁體附接到作為彈簧的膜的磁閥組件的立體圖；圖25是例示根據(jù)本發(fā)明的聲學開關機構的截面圖；圖26是圖25的根據(jù)本發(fā)明的聲學開關機構的立體圖；圖27是針對根據(jù)本發(fā)明的開關機構的基于極性的開啟和關閉位置的表；圖28是圖25中的聲學開關機構處于開啟位置的截面圖；圖29是圖25中的聲學開關機構處于關閉位置的截面圖；圖30例示根據(jù)本發(fā)明的并入MEMS裝置中的聲學開關機構；以及圖31例示本發(fā)明的實施方式中的麥克風裝置中的開關機構。本領域技術人員將理解附圖中的元件是為簡化和清楚起見而示出的。還將理解的是，可以按照具體的出現(xiàn)順序來描述或描繪特定的動作和/或步驟，同時，本領域技術人員將理解實際上不需要這種對于順序的指定。還將理解的是，除非在本文中另行闡釋了特定的含義，否則本文所使用的術語和表達具有與針對它們相應的各個調(diào)查和研究領域的這些術語和表達相符合的一般含義。
具體實施例方式雖然本發(fā)明容許各種修改和另選的形式，但是在附圖中通過示例示出了特定的實施方式，并且將在本文中詳細描述這些實施方式。但是，將理解的是，本發(fā)明不旨在將本發(fā)明限制為所描述的特定形式，相反，本發(fā)明旨在覆蓋落入由所附權利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有修改、另選例和等同物。本發(fā)明總體上涉及可以是聽覺系統(tǒng)的一部分的聲學閥組件。這些聲學閥組件可以位于聽覺系統(tǒng)內(nèi)部，與麥克風/接收器相鄰，并且在揚聲器/麥克風與耳朵外部的區(qū)域之間。換句話說，在一個實施方式中，該閥可以附接到麥克風的密封后腔(backvolume)。當閥開啟時，麥克風將具有定向模式。當閥關閉時，該模式將是非定向的。下面將描述用于對該閥進行致動(actuation)(包括機械致動和電磁致動)以在聽覺裝置或系統(tǒng)中產(chǎn)生孔的各種方法。在一個實施方式中，提供了用于個人聽覺系統(tǒng)的閥。所述聽覺系統(tǒng)能夠在聲學信號與電信號之間進行轉換。所述聽覺系統(tǒng)具有聲學通路，聲學信號可以通過該聲學通路在所述聽覺系統(tǒng)外部的第一點與所述聽覺系統(tǒng)內(nèi)部的第二點之間傳播。所述閥具有自由浮動電極；與自由浮動電極相鄰的第二電極；其中，由所述第二電極產(chǎn)生的電信號使所述自由浮動電極移動，以基本上開啟或關閉所述聲學通路。在一個實施方式中，所述閥還具有第三電極，其中，所述自由浮動電極位于所述第二電極和所述第三電極之間，其中，由所述第三電極生成的電信號使所述自由浮動電極移動，以基本上開啟或關閉所述聲學通路。在一個實施方式中，所述閥位于麥克風內(nèi)。在另一個實施方式中，提供了一種用于聽覺系統(tǒng)的閥。所述聽覺系統(tǒng)能夠在聲學信號與電信號之間進行轉換。所述聽覺系統(tǒng)具有聲學通路，聲學信號可以通過該聲學通路在所述聽覺系統(tǒng)外部的第一點與所述聽覺系統(tǒng)內(nèi)部的第二點之間傳播。該閥具有外殼； 位于所述外殼內(nèi)、能夠產(chǎn)生磁力的磁性構件；與所述磁性構件相鄰的電樞，其中，所述磁性構件產(chǎn)生朝向所述電樞的磁力；以及與所述電樞相鄰的線圈，其中，使所述線圈通電以吸引或排斥所述電樞，以基本上開啟或關閉所述聲學通路。在一個實施方式中，所述閥還具有與所述電樞相關聯(lián)的彈簧構件，其中，所述彈簧構件向所述電樞施加力，以開啟所述聲學通路。在一個實施方式中，所述閥還具有隔膜(diaphragm)，該隔膜耦接(couple)到所述電樞并位于所述電樞與所述聽覺系統(tǒng)的外部之間，其中，所述隔膜的運動開啟或關閉所述聲學通路。在另一個實施方式中，提供了一種用于聽覺系統(tǒng)的閥。所述聽覺系統(tǒng)能夠在聲學信號與電信號之間進行轉換。所述聽覺系統(tǒng)具有聲學通路，聲學信號可以通過該聲學通路在所述聽覺系統(tǒng)外部的第一點與所述聽覺系統(tǒng)內(nèi)部的第二點之間傳播。所述閥具有磁性構件；以及基本包圍所述磁性構件的線圈；其中，由所述線圈產(chǎn)生的磁場使所述磁性構件移動，以基本上開啟或關閉所述聲學通路。在一個實施方式中，所述磁性構件位于外殼內(nèi)，并且所述線圈圍繞所述外殼。在一個實施方式中，所述外殼具有端口，其中，所述磁性構件朝向所述端口的移動導致關閉所述聲學通路。在一個實施方式中，所述閥還具有附接到所述磁性構件的套筒(sleeve)。在另一個實施方式中，提供了一種用于聽覺系統(tǒng)的閥。所述聽覺系統(tǒng)能夠在聲學信號與電信號之間進行轉換。所述聽覺系統(tǒng)具有外殼并且還具有聲學通路，聲學信號可以通過該聲學通路在所述聽覺系統(tǒng)外部的第一點與所述聽覺系統(tǒng)內(nèi)部的第二點之間傳播。所述閥具有栓元件，其被安裝在所述外殼內(nèi)；彈簧構件，其耦接到所述栓元件，其中，所述彈簧構件向所述栓構件提供回復力(restoring force)；用于對所述栓元件進行致動以從所述外殼內(nèi)的第一位置到所述外殼內(nèi)的第二位置的裝置，其中，該致動在所述第二位置基本上關閉所述聲學通路；以及用于鎖定所述栓元件或者從所述第二位置釋放所述栓元件的裝置。在一個實施方式中，所述栓具有從所述栓的表面突出的突出構件。在一個實施方式中，用于鎖定所述栓元件的所述裝置包括凸輪，該凸輪形成在所述外殼中并具有尺寸被調(diào)節(jié)為容納所述突出構件的有槽表面(grooved surface) 0在一個實施方式中，所述聲學通路包括所述外殼中的端口，其中，當關閉所述聲學通路時，所述栓覆蓋所述端口。機械致動(圖1至圖13)圖1例示用于在聽覺系統(tǒng)中產(chǎn)生孔的閥組件2。該閥組件2可以具有外殼4，該外殼4具有孔口(apertUre)6，例如，空氣可以通過該孔口 6進入或排出。在外殼4的端部例示的是栓元件8，該栓元件8具有從該栓元件8的表面延伸的構件或突出部9。圖7和圖8 提供了栓元件8的側視圖和俯視圖，該栓元件8可以是圓柱形，當然，本領域技術人員所設想的其它形狀也是可能的。栓元件8可以由柔軟的撓性材料(例如，橡膠或硅樹脂)構成或涂布有柔軟的撓性材料(compliant material)，以改善與孔口 6的密封。外殼4的內(nèi)部可以另選地涂布有柔軟材料，以輔助密封。突出部9可以一體地形成；或者，在一個實施方式中，突出部9可以附接到栓元件8的表面15。帽10和驅動器12附接到栓元件8。如將在下文中更詳細地描述的，帽10提供用于閥組件2的致動的接觸點。示出了同心地圍繞栓元件8而安裝的凸輪14。圖5和圖6分別提供了凸輪14的側視圖和俯視圖。如圖5所示，凸輪14具有溝槽(channel) 16，該溝槽16被成形為容納栓元件的突出部9。當對孔2進行致動時，突出部9可以沿著溝槽16滑動。沿著溝槽16的不同點可以與孔組件2的開啟位置或關閉位置相對應。例如，在圖9中更清楚地示出，位置 17可以與關閉位置相對應，而位置19可以與開啟位置相對應。彈簧18被設置為與凸輪14 相鄰。0形環(huán)或密封件20以及底座22與彈簧18相鄰。圖2和圖3例示了閥機構2在組裝位置中的立體圖。圖4提供了組件2的透明側視圖。如圖所示，栓元件8與凸輪14同心地定位。彈簧18位于凸輪14下方。驅動器12 被設置為與栓元件8相鄰，并且當對帽10進行致動時，驅動器12移動栓元件8。組件2的部件可以由例如金屬、塑料等構成。閥組件2的總長度可以在從0.01英寸至0.5英寸的范圍內(nèi)。應當注意的是，本文中描述的材料和尺寸(dimension)是為了示例的目的而提供，而不應當被解釋為限制本發(fā)明的范圍。突出部9沿著溝槽16的定位取決于帽10的致動。第一致動(例如，按下帽10) 可以使突出部9沿著溝槽16從位置19移動到位置17，從而抵靠著彈簧18推動栓元件8并將組件2置于關閉位置。帽10的第二致動可以使彈簧18對栓元件8施加力并隨后使突出部9沿著溝槽16移動而回到將突出部9保持在開啟位置的位置19。圖10提供了凸輪14 和栓元件8的分離視圖，對凸輪14和栓元件8進行定位，以使得突出部9在與在孔口 6上方的栓元件8相對應的位置19。因此，因為該栓元件8沒有覆蓋該孔口 6，所以允許空氣或其它流體經(jīng)由孔口 6排出或流動，如圖11中的箭頭觀所示。圖12提供了凸輪14和栓元件8的分立視圖，對凸輪14和栓元件8進行定位，以使得突出部9在與關閉位置相對應的位置17，其中栓元件8覆蓋孔口 6。這也在圖13中示出。因而，流體不能通過孔口 6。
電磁致動(圖14至圖24)在另一個實施方式中，可以對閥磁性地提供動力，使得可以通過助聽設備的電子器件來控制該閥的位置。進而可以通過遙控器來控制所述電子器件，或者處理單元可以基于由麥克風采集的聲學信號來做出與最佳閥設置相關的決定。該閥可以直接安裝到麥克風，或者通過管道連接。將磁電動機設計為雙穩(wěn)態(tài)，使得僅當閥改變狀態(tài)時消耗電力。在狀態(tài)的改變之間不需要電力。實施方式1-移動電樞在圖14至圖17所示的第一實施方式中，電動機結構的磁設計與用于現(xiàn)有技術的助聽設備的“鈕扣(button) ”接收器類似。磁組件100由杯狀物102、極靴(pole piece) 103、 磁體104、頂板111、磁體104和電樞106組成。該杯狀物、極靴和頂板由高導磁率的軟磁性材料(例如，50%鐵/鎳合金)制成。為了高效率，該電動機提供閉合磁路。磁通量沿著從磁體104開始的通路，通過極靴103、杯狀物102和頂板111流動。由此，該磁通量跨越外部氣隙(附圖中未示出)至電樞106，穿過該電樞，并且跨越內(nèi)部氣隙，以返回至磁體104。磁阻取決于磁體104與電樞106之間以及杯狀物102與電樞106之間的內(nèi)部氣隙113和/或外部氣隙107的尺寸。氣隙107在圖17中看得最清楚，該氣隙107在電樞106與磁體104 之間位于圖17的中心，以及在杯狀物102與電樞106之間位于該圖的左右邊緣。頂板111 增加了電樞106、杯狀物102以及磁體104之間的磁表面區(qū)域，因而減小了磁阻。電樞106被彈簧110保持為遠離卷線軸(bobbin) 108，從而將閥保持在開啟位置。 空氣可以流經(jīng)管112、卷線軸108并經(jīng)由蓋114流出。如果使線圈116通電，則電樞106將朝向卷線軸108移動。一旦該電樞106到達卷線軸108，則電樞106將被吸引到磁體104。該吸引將很可能克服彈簧110的剛性，從而將該閥保持在關閉位置?？梢圆⑷朊芊鈮|(gasket) 材料118，以改善該閥的氣密密封。如果向線圈116施加反向電流，則將減小來自磁體104的磁場，使得彈簧110將電樞106返回到開啟位置。圖16A示出了處于開啟狀態(tài)的組件100， 圖17更清楚地示出該組件100，并且通過箭頭115表示允許空氣穿過該組件100。圖16B 示出了處于關閉狀態(tài)的組件100。為了降低線圈信號的電流要求，可以將小電路并入該閥。該電路將很可能從助聽設備的電子器件接收連續(xù)的低功率邏輯信號，并且將該信號轉換為操作該閥所需的短脈沖。實施方式2在圖18所示的另一實施方式中，組件200利用平衡電樞接收器202作為閥。該接收器202具有線圈203、電樞205、磁體207和用于傳送包圍磁體207的磁通量的磁軛(yoke) 結構209。接收器202可以通過對傳統(tǒng)設計進行修改而獲得，以使得能夠進行雙穩(wěn)態(tài)操作。 這可以通過增加磁體207的強度來實現(xiàn)，也可以涉及降低機械剛度。該接收器202具有額外的開口 208，該額外的開口 208連接到麥克風212的后腔中的開口 210。該接收器202被設計為使得接收器的隔膜或葉片220在一個位置處關閉入口與出口之間的空氣通路。實現(xiàn)該操作的一種方法是在接收器的蓋內(nèi)部添加將接觸葉片220的密封墊環(huán)218。另一個方法是使密封墊環(huán)218抵靠圍繞該葉片220的柔軟的膜環(huán)形物而密封。使用葉片來開啟或關閉閥應當不限于平衡電樞應用，而是可以用于其它應用(例如，圖16A、圖16B和圖17中所述的應用)。
實施方式3-鐵磁流體的移動圖19和圖20示出了移動流體閥組件300的電動機部分。電動機組件300由兩個磁體302和三個軟磁極靴304構成。來自磁體302的磁場將流體306保持在兩個相鄰的極靴304之間的間隙308中。來自磁體302的磁通量流經(jīng)極靴304，在極靴304的末端307之間的小間隙中產(chǎn)生磁場。當向線圈310施加電流脈沖時，將暫時減小多個間隙308中的一個間隙中的磁場， 同時將增強在相對的間隙中的磁場。一滴鐵磁流體306被吸引到這些間隙，并用于形成跨越磁間隙的密封。當電流流經(jīng)線圈310時，該磁場在一個間隙中變?nèi)?，而在另一個間隙中增強。流體312將移動到具有最強磁場的間隙。當去除該電流時，流體306將停留在合適位置。外殼未被示出。該外殼被組裝為圍繞該磁性系統(tǒng)，以產(chǎn)生用于聲音從麥克風的后腔穿過多個磁間隙中的一個磁間隙的通路。當鐵磁流體306在該間隙中時，聲音不能進入麥克風的后部。該實施方式的優(yōu)點在于閥300在操作時幾乎不發(fā)出聲音。該實施方式除了該滴流體312以外不具有移動機械構件，因此該實施方式對于機械沖擊以及由于灰塵和耳垢的污染具有魯棒性。實施方式4-移動磁體在圖21A和圖21B所示的實施方式中，組件400包括連接到麥克風的小圓柱體或外殼402。接合(tie)到該麥克風的后腔的出口連接到圓柱體402的聲音入口 403。也可以使用其它形狀。圓柱體402由非磁性材料制成。小磁體404在圓柱體402的內(nèi)部，并且電線的線圈406在圓柱體402的外部。磁體404可以是稀土(諸如釹)磁體。經(jīng)過該線圈 406的電流將迫使磁體404從圓柱體402的一端移動到另一端。在圓柱體402的每一端具有由含鐵材料(諸如，鋼)制成的板408。板408被設置為使得磁體404不能接觸板408。 這防止了板408與磁體404之間的吸引力變得太大以致于來自線圈406的力無法克服該吸引力。另一個選擇是使磁體404接觸板408，但是將板408的尺寸制造為使得線圈406的磁力仍然可以使磁體404移動。板、線圈和磁體的設置形成了雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)。磁體404的周圍涂布有鐵磁流體411，以減少磁體404與該殼體或圓柱體402之間的摩擦。磁體404的磁場確保流體411將停留在磁體404附近，且不離開圓柱體402。當磁體404朝向聲音入口 410 移動時，磁體404關閉開口。套筒412可以附接到磁體404的端部，以幫助該磁體404關閉或覆蓋入口 410。附圖中未示出聲音出口的位置，該聲音出口位于圓柱體402的相反側上， 并通過管連接到例如助聽器的面板(face plate)。實施方式5主要元件與實施方式4 (參照圖21A和圖21B)中描述的主要元件相同。組件500 在構造方面與前述的組件400類似，并且利用從500開始的相同的標號規(guī)則來標識相同的元件。但是，如圖22所示，在該組件500中，開口(入口 520a和出口 520b)已經(jīng)被移動到殼體502的端部。磁體504的平坦表面關閉入口開口和出口開口?？梢岳萌彳浀拿芊鈮|材料覆蓋磁體504的表面，以輔助形成密封。該鋼材料例如可以是墊圈(washer)，該墊圈被成形為使得用于入口和出口的空間足夠。實施方式6提供如圖23所示的組件600，該組件600在構造方面與組件500類似，并且利用從600開始的相同的標號規(guī)則來標識相同的元件。但是，在該實施方式中，錐形柱塞(plunger)640可以附接到磁體604的端部。當閥組件600處于關閉位置時，柱塞640的傾斜邊緣642將改善氣密密封。入口 646和出口 648的位置可以在任意一側上。在另一個實施方式(未示出)中，入口 646和出口 648的位置可以在圓柱體602的端部。在另一個實施方式(未示出)中，如果入口 646和出口 648這兩者都在圓柱體602的側面上，則圓柱體 602的端部可以是錐形，以抵靠著柱塞640而密封。入口和出口附近的鋼墊圈644的位置已被移動，以使得無論柱塞640的尺寸如何，該鋼墊圈644都可以在磁體604附近。實施方式7-移動磁體圖M示出了另一個移動磁體組件800。在該設計中，磁體802附接到用作彈簧的膜804，以將閥組件800保持在開啟位置。當線圈805被激活時，迫使磁體802位于極靴806 附近。當磁體802足夠靠近時，磁吸引力將超過彈簧力并將閥組件800保持在關閉位置。 膜804用作彈簧以及閥組件800的密封構件這兩者。圖M示出了安裝在平板808上的閥組件800，該平板808例如可以是麥克風自身的杯狀壁。磁體802的表面可以由柔軟的材料覆蓋，以輔助形成密封。上述的閥組件可以用來代替涉及匹配的麥克風對的系統(tǒng)中的第二麥克風。這些閥組件可以消除對于緊密匹配的麥克風對的需求。上述的閥組件還可以用于開啟或關閉接收器中的背孔?？梢酝ㄟ^開啟裝置的后腔中的孔來增加平衡電樞接收器的低頻輸出。這些閥組件將使得一個接收器根據(jù)閥的狀態(tài)來以與兩個不同的接收器相同的性能工作。該特征的應用領域包括在不同時間需要不同的并且清晰的低頻輸出水平的助聽器和音頻耳機。在另一個實施方式中，本發(fā)明總體上涉及一種半導體器件，該半導體器件可以被構造為具有由氣隙分離的兩個固定電極。第三自由浮動電極在這兩個固定電極之間，該第三自由浮動電極可以被極性化為這兩個固定電極的極性中的任一種，以通過靜電方式使自由板/電極朝向這兩個固定電極中的任一個偏移。對這兩個固定電極中的任一個的靜電吸引開啟或者關閉穿過該半導體器件的聲學通路中的任一個。現(xiàn)在轉到附圖并且參照圖25，描述了聲學開關機構1000的截面圖。該開關1000 具有蓋1020，該蓋1020具有提供聲學通路1050的孔1030。如圖沈所示，孔1030的網(wǎng)絡實現(xiàn)了用于傳播聲音的空氣通路。聲學通路是實現(xiàn)連續(xù)的空氣通路以允許聲波傳播的通路。 為了本說明書的目的，該聲學通路將被稱為前聲學通路1050。當開啟該開關時(下文將更詳細地說明)，該前聲學通路1050允許聲音經(jīng)由該聲學開關機構1000傳播。蓋1020可以由例如氮化硅或產(chǎn)生所期望的特性的類似材料構成。該蓋1020可以是圓柱形的，當然也可以設想為其它的形狀。該蓋1020可以具有從300um至IOOOum范圍內(nèi)的直徑或長度，并且可以具有從0. 5um至5um范圍內(nèi)的厚度。構件1040可以從蓋1020 的表面1060延伸。該構件1040可以具有從l.Oum至IOum范圍內(nèi)的長度。前電極1080可以通過例如半導體工藝(諸如，CVD(化學汽相沉積))嵌入在蓋 1020內(nèi)。該前電極1080可以由例如多晶硅或產(chǎn)生所期望的特性的類似材料構成。該前電極1080可以具有從0. 5um至Ium范圍內(nèi)的厚度，并且可以具有從300um至IOOOum范圍內(nèi)的長度或直徑。該前電極1080可以保持IV至50V的范圍內(nèi)的電荷。該前電極1080是向自由浮動電極1200(下文將描述)提供靜電吸引或排斥所需的固定導電電極。外部極性化電壓可以通過電氣方式施加到該前電極1080。當作為該外部電壓導致的極性改變的結果，該自由浮動電極1200被設置為朝向該前電極1080時，構件1040可以實現(xiàn)要產(chǎn)生的間距 (space)ο蓋1020可以具有設置在后電極1120上的外部周邊部分1100。該后電極1120 可以具有從500um至2000um范圍內(nèi)的直徑或長度。該后電極1120可以具有從IOOum至 IOOOum范圍內(nèi)的厚度，并可以由例如高摻雜硅或產(chǎn)生所期望的特性的類似材料構成。該后電極1120是向自由浮動電極1200提供靜電吸引或排斥所需的固定導電電極。外部極性化電壓可以通過電氣方式施加到該后電極1120。在一個實施方式中，該后電極1120代表圍繞該自由浮動電極1200的外側邊緣與該自由浮動電極1200交疊的導電硅基板。該自由浮動電極或隔膜1200可以位于后電極1120上。該自由浮動電極1200可以具有從300um至IOOOum范圍內(nèi)的直徑。該自由浮動電極1200的半徑足以使得該自由浮動電極1200的一部分1220能夠延伸超過后電極1120的內(nèi)半徑。該自由浮動電極1200是開關1000內(nèi)的機械致動的板。該自由浮動電極1200是幾乎沒有機械限制的導電電極。外部極性化電壓可以通過電氣方式施加于該自由浮動電極1200。該自由浮動電極1200具有外部絕緣層，以防止所述兩個固定電極中的任一個短路。該絕緣材料可以是例如二氧化硅或產(chǎn)生所期望的特性的類似材料。在另一個實施方式中，絕緣材料可以施加于前電極1080 和/或后電極1120。當對開關機構1000進行致動時，通過靜電方式迫使該自由浮動電極1200與后電極1120物理接觸。該后電極1120與該自由浮動電極1200之間的物理交疊提供對于由前電極中的孔1310形成的聲學通路的限制(如圖觀和圖四中的箭頭1500所示，該聲學通路經(jīng)過該裝置，圍繞該自由浮動電極1200的外部邊緣，并且經(jīng)過后電極)，從而關閉聲學開關1000。當開啟該開關時，后聲學通路1240允許聲音經(jīng)由聲學開關1000傳播。當關閉該開關1000時，不存在該后聲學通路124。該聲學開關機構1000具有三個端子，以提供電壓施加至三個電極1080、1120、 1200中的每一個電極。該電壓源可以是例如電池或專用集成電路。通過按照正確的順序和極性向該三個電極1080、1120、1200施加極性化電壓，以產(chǎn)生靜電吸引和排斥，可以通過靜電方式開啟或關閉該開關機構1000。圖27中提供了電勢配置的表。符號“ + ”被定義為高電勢電壓電平，而符號“_”被定義為低電勢電壓電平。控制該自由浮動電極1200的極性以實現(xiàn)聲學通路的開啟和關閉。圖觀例示了處于開啟位置構造的開關機構1000。圖四例示了處于關閉位置構造的該開關機構1000。圖31 例示了麥克風裝置3000(諸如，全向助聽器麥克風)內(nèi)的開關機構1000。通過開啟或關閉麥克風中的聲學端口，用戶可以主動地開啟或關閉該麥克風，而無需實現(xiàn)斷電和通電循環(huán)。 由于該聲學開關處于關閉狀態(tài)，所以聲音不能傳播到麥克風中以到達換能器(transducer) 元件，從而使麥克風不能對聲音進行轉換。這使得用戶能夠快速開啟和關閉該麥克風，而不會引起例如通常與駐極體(electret)麥克風中的通電周期相關聯(lián)的潛在的較長通電和穩(wěn)定時間。通過開啟或關閉雙端口定向性麥克風中的聲音端口，當僅使用一個麥克風時，用戶可以將功能性從全向功能性切換為定向性功能性。通常的全向麥克風僅包含一個聲學入口端口 3020，該聲學入口端口 3020使得聲音沖擊(impinge)在聲學換能器3040的一側 (前側)上。相比之下，如圖30所示，通常的定向性麥克風或壓差麥克風2000是包含兩個聲學入口端口 2020、2040的麥克風，每一個聲學入口端口朝向單個聲學換能器2010的相反側(前側和后側)開口。全向麥克風與定向性麥克風之間的差異之一是存在后聲學端口。 通過將聲學開關設置在麥克風內(nèi)，可以通過靜電方式開啟或關閉該后聲學端口，從而將該麥克風的功能性從全向切換為定向。在戴在耳內(nèi)的助聽器中，聲學開關可以被構造為位于孔通路中，使得助聽設備的電路能夠開啟或關閉該孔，以實現(xiàn)諸如高增益或低頻背景噪聲降低的附加特征。助聽器中的孔是將內(nèi)耳道腔(inner ear canal cavity)與外部、周圍環(huán)境相連接的管，該管用于減少閉塞并提高患者的舒適度。在一些實施方式中，使用孔的負面作用在于由于耳朵外部的麥克風與耳道內(nèi)部的揚聲器之間的較短的聲學通路，導致降低了助聽器的可獲得的增益。 通過利用聲學開關可以在特定的情形中關閉該聲學孔，以允許使用更高的增益。通過利用半導體技術可以制造能夠用于小型麥克風和助聽器的較小的功能裝置。 由于靜電裝置幾乎不引起電流，所以靜電激活允許以最小的電流消耗進行聲學開關。這在諸如小型麥克風和助聽器的低電流裝置中極為重要。針對開關機構的浮動電極設計使得在開關關閉/開啟期間最大化接觸區(qū)域和開啟區(qū)域，實現(xiàn)了開關關閉期間的良好的聲學密封，以及開啟狀態(tài)期間的聲學通路中的低空氣阻力。本文描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，包括對于實施本發(fā)明的發(fā)明人已知的最佳模式。應當理解的是，所例示的實施方式僅是示例性的，并且不應當被用來限制本發(fā)明的范圍。
權利要求
1.一種用于個人聽覺系統(tǒng)的閥，所述個人聽覺系統(tǒng)能夠在聲學信號與電信號之間進行轉換，其中，所述個人聽覺系統(tǒng)具有聲學通路，聲學信號通過該聲學通路在所述個人聽覺系統(tǒng)外部的第一點與所述個人聽覺系統(tǒng)內(nèi)部的第二點之間傳播，該閥包括自由浮動電極；與所述自由浮動電極相鄰的第二電極；其中，由所述第二電極產(chǎn)生的電信號使所述自由浮動電極移動，以基本上開啟或關閉所述聲學通路。
2.根據(jù)權利要求1所述的閥，該閥還包括第三電極，其中，所述自由浮動電極位于所述第二電極與所述第三電極之間，其中，由所述第三電極產(chǎn)生的電信號使所述自由浮動電極移動，以基本上開啟或關閉所述聲學通路。
3.根據(jù)權利要求1所述的閥，該閥位于麥克風內(nèi)。
4.一種用于聽覺系統(tǒng)的閥，所述聽覺系統(tǒng)能夠在聲學信號與電信號之間進行轉換，其中，所述聽覺系統(tǒng)具有聲學通路，聲學信號通過該聲學通路在所述聽覺系統(tǒng)外部的第一點與所述聽覺系統(tǒng)內(nèi)部的第二點之間傳播，該閥包括夕卜殼；位于所述外殼內(nèi)、能夠產(chǎn)生磁力的磁性構件；與所述磁性構件相鄰的電樞，其中，所述磁性構件產(chǎn)生朝向所述電樞的磁力；以及與所述電樞相鄰的線圈，其中，使所述線圈通電以吸引或排斥所述電樞，從而基本上開啟或關閉所述聲學通路。
5.根據(jù)權利要求4所述的閥，該閥還包括與所述電樞關聯(lián)的彈簧構件，其中，所述彈簧構件向所述電樞施加力，以開啟所述聲學通路。
6.根據(jù)權利要求4所述的閥，該閥還包括隔膜，該隔膜耦接到所述電樞并位于所述電樞與所述聽覺系統(tǒng)的外部之間，其中，所述隔膜的移動開啟或關閉所述聲學通路。
7.一種用于聽覺系統(tǒng)的閥，所述聽覺系統(tǒng)能夠在聲學信號與電信號之間進行轉換，其中，所述聽覺系統(tǒng)具有聲學通路，聲學信號通過該聲學通路在所述聽覺系統(tǒng)外部的第一點與所述聽覺系統(tǒng)內(nèi)部的第二點之間傳播，該閥包括磁性構件；以及基本上包圍所述磁性構件的線圈；其中，由所述線圈產(chǎn)生的磁場使所述磁性構件移動，以基本上開啟或關閉所述聲學通路。
8.根據(jù)權利要求7所述的閥，其中，所述磁性構件位于外殼內(nèi)，并且所述線圈圍繞所述外殼。
9.根據(jù)權利要求8所述的閥，其中，所述外殼具有端口，其中，所述磁性構件朝向所述端口的移動導致關閉所述聲學通路。
10.根據(jù)權利要求7所述的閥，該閥還包括 附接到所述磁性構件的套筒。
11.一種用于聽覺系統(tǒng)的閥，所述聽覺系統(tǒng)能夠在聲學信號與電信號之間進行轉換，其中，所述聽覺系統(tǒng)具有外殼并且還具有聲學通路，聲學信號通過該聲學通路在所述聽覺系統(tǒng)外部的第一點與所述聽覺系統(tǒng)內(nèi)部的第二點之間傳播，該閥包括栓元件，其被安裝在所述外殼內(nèi)；彈簧構件，其耦接到所述栓元件，其中，所述彈簧構件向所述栓構件提供回復力；用于對所述栓元件進行致動以使所述栓元件從所述外殼內(nèi)的第一位置到所述外殼內(nèi)的第二位置的裝置，其中，這種致動在所述第二位置中基本上關閉所述聲學通路；以及用于鎖定所述栓元件或者從所述第二位置釋放所述栓元件的裝置。
12.根據(jù)權利要求11所述的閥，其中，所述栓元件具有從所述栓元件的表面突出的突出構件。
13.根據(jù)權利要求12所述的閥，其中，用于鎖定所述栓元件的所述裝置包括凸輪，該凸輪形成在所述外殼中并具有尺寸被調(diào)節(jié)為容納所述突出構件的有槽表面。
14.根據(jù)權利要求11所述的閥，其中，所述聲學通路包括所述外殼中的端口，其中，當關閉所述聲學通路時，所述栓元件覆蓋所述端口。
全文摘要
描述了一種用于個人聽覺系統(tǒng)的閥。所述聽覺系統(tǒng)能夠在聲學信號與電信號之間進行轉換。所述聽覺系統(tǒng)具有聲學通路，聲學信號可以通過該聲學通路在所述聽覺系統(tǒng)外部的第一點與所述聽覺系統(tǒng)內(nèi)部的第二點之間傳播。該閥包括自由浮動電極；與該自由浮動電極相鄰的第二電極。由所述第二電極產(chǎn)生的電信號使所述自由浮動電極移動，以基本上開啟或關閉所述聲學通路。
文檔編號H04R9/00GK102210166SQ200980144766
公開日2011年10月5日 申請日期2009年10月7日 優(yōu)先權日2008年10月10日
發(fā)明者丹尼爾·雷普林格, 威廉·A·瑞安, 托馬斯·E·米勒, 瑞安·S·斯科特, 約瑟夫·S·海的那瑞奇, 詹姆士·史蒂文·柯林斯 申請人:美商樓氏電子有限公司