可充气装置

阅读:210发布:2021-03-21

专利汇可以提供可充气装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种利用合成射流原理的折声 阀 。折声阀 泵 被提供用于 耳 内气球的充气。本发明的更复杂的 实施例 包括多个合成射流产生孔以及振动、薄的 聚合物 隔膜。在本发明的一个或多个实施例中,提供新的应用,用于产生静压 力 以对可充气部件(气球)进行充气或放气。此外,为了听到声音的目的,可以利用声音对人耳朵中的可充气部件进行充气或放气。,下面是可充气装置专利的具体信息内容。

1.一种用于装置的压产生系统,该系统包括:
电子信号发生器;
第一接收器(声学驱动器),电连接到电子信号发生器,第一接收器能够响应于从电子信号发生器接收到的电信号产生音频信号
连接到第一接收器的第一声音致动,在第一种模式中,第一声音致动泵能够响应于来自第一接收器的音频信号从出口端口释放空气;和
连接到出口端口的可充气部件,将由被排出的空气填充并适合定位在用户的耳道内。
2.根据权利要求1所述的压力产生系统,其中第一声音致动泵包括:
第一基板和穿过第一基板的锥形孔,锥形孔与出口端口对齐;
入口端口,用于将空气引向锥形孔;和
出口管道(38),通过第一端流体地连接到锥形孔的窄端。
3.根据权利要求2所述的压力产生系统,还包括连接到入口端口的管道。
4.根据权利要求3所述的压力产生系统,其中入口端口穿过第一基板。
5.根据权利要求3所述的压力产生系统,其中入口端口位于第一基板的近端侧。
6.根据权利要求3所述的压力产生系统,其中入口端口位于第一基板的远端侧。
7.根据权利要求2所述的压力产生系统,其中第一声音致动泵包括:
相邻堆叠的多个基板,每个基板包括穿过该基板的锥形孔,该锥形孔与第一声音致动泵的出口端口对齐;
入口端口,用于将空气引向第一孔;和
出口管道(38),通过第一端流体地连接到第一声音致动泵的出口端口。
8.根据权利要求7所述的压力产生系统,还包括连接到入口端口的管道。
9.根据权利要求8所述的压力产生系统,其中入口端口穿过基板。
10.根据权利要求8所述的压力产生系统,其中入口端口接近基板。
11.根据权利要求8所述的压力产生系统,其中入口端口远离基板。
12.根据权利要求7所述的压力产生系统,其中基板的数量不大于3。
13.根据权利要求7所述的压力产生系统,还包括定位在相邻基板之间的隔膜。
14.根据权利要求13所述的压力产生系统,其中隔膜包括至少一个气孔。
15.根据权利要求14所述的压力产生系统,其中至少一个气孔偏离每个相邻基板的锥形孔。
16.根据权利要求15所述的压力产生系统,还包括连接到第一基板的入口端口的管道,其中入口端口接近隔膜。
17.根据权利要求16所述的压力产生系统,其中入口端口接近第一基板。
18.根据权利要求16所述的压力产生系统,其中入口端口穿过第一基板。
19.根据权利要求1所述的压力产生系统,还包括连接到第一声音致动泵和可充气部件以控制可充气部件的充气和放气的路由歧管
20.根据权利要求2所述的压力产生系统,还包括连接到入口端口、出口管道(38)和可充气部件以控制可充气部件的充气和放气的路由歧管。
21.根据权利要求20所述的压力产生系统,其中路由歧管能够在充气模式和放气模式之间切换操作,在充气模式中,空气被从周围环境被引导到入口端口并从出口管道(38)引导到可充气部件,在放气模式中,空气被从可充气部件引导到入口端口并从出口管道(38)引导至周围环境。
22.根据权利要求1所述的压力产生系统,进一步包括电连接到电子信号发生器的第二接收器(声学驱动器),第二接收器能够响应于从电子信号发生器接收到的电信号产生音频输出信号
23.根据权利要求22所述的压力产生系统,其中第二接收器(声学驱动器)连接到声学声音管道,声学声音管道引导第二接收器的音频输出信号。
24.根据权利要求23所述的压力产生系统,其中可充气部件通过声学声音管道连接到出口端口。
25.根据权利要求23所述的压力产生系统,其中可充气部件具有限定有通道的环形形状,并且声学声音管道延伸通过可充气部件的通道。
26.根据权利要求1所述的压力产生系统,还包括将可充气部件连接到第一声音致动泵的出口端口的声学声音管道。
27.根据权利要求26所述的压力产生系统,其中可充气部件具有限定有通道的环形形状,并且声学声音管道延伸通过可充气部件的通道。
28.根据权利要求26所述的压力产生系统,还包括电连接到电子信号发生器的第二接收器(声学驱动器),第二接收器能够响应于从电子信号发生器接收到的电信号产生音频输出信号,并且第二接收器被连接到声学声音管道,声学声音管道引导第二接收器的音频输出信号。
29.根据权利要求1所述的压力产生系统,其中可充气部件能够从第一声音致动泵的出口端口分离。
30.根据权利要求1所述的压力产生系统,其中电子信号发生器、第一接收器(声学驱动器)和第一声音致动泵固定在壳体内,并且可充气部件可分离地连接到壳体。
31.根据权利要求1所述的压力产生系统,其中电子信号发生器、第一接收器(声学驱动器)和第一部声音致动泵固定在壳体内,并且壳体定位在可充气部件内。
32.根据权利要求27所述的压力产生系统,其中电子信号发生器、第一接收器(声学驱动器)和第一部声音致动泵固定在壳体内,并且壳体定位在可充气部件的通道内。
33.根据权利要求22所述的压力产生系统,其中第二接收器(声学驱动器)定位在可充气部件内。
34.根据权利要求1所述的压力产生系统,还包括阻抗匹配配置。
35.根据权利要求34所述的压力产生系统,其中阻抗匹配配置包括可充气部件的机械顺从性。
36.根据权利要求1所述的压力产生系统,其中第一声音致动泵包括具有进气冲程排气冲程的操作循环,进气冲程构成从约60%至约99%范围的操作循环时间。
37.根据权利要求36所述的压力产生系统,其中进气冲程构成约95%的操作循环时间。
38.根据权利要求36所述的压力产生系统,其中操作循环是可逆的。
39.根据权利要求1所述的压力产生系统,其中来自第一接收器的音频信号包括锯齿波形
40.根据权利要求39所述的压力产生系统,其中锯齿波形是不对称的。
41.根据权利要求40所述的压力产生系统,其中锯齿波形是可逆的。
42.根据权利要求1所述的压力产生系统,还包括连接到可充气部件的压力传感器
43.根据权利要求42所述的压力产生系统,其中压力传感器连接到第一声音致动泵以调节泵送。
44.根据权利要求1所述的压力产生系统,还包括用于控制可充气部件的充气的反馈机构。
45.根据权利要求44述的压力产生系统,其中反馈机构包括用于确定可充气部件内压力的压力传感器。
46.根据权利要求45述的压力产生系统,其中压力传感器连接到第一声音致动泵以调节泵送。
47.根据权利要求44述的压力产生系统,其中反馈机构包括连接到第一声音致动泵的反馈伺服电路
48.根据权利要求1述的压力产生系统,其中第一声音致动泵在第二种模式中能够吸引空气通过出口端口进入第一声音致动泵。
49.一种用于放置在人的耳道中的可插入耳模,该耳模包括:
变形壳体,由柔软弹性外部材料制成,限定有内部空间;
声音接收器,定位在所述内部空间内并且具有在可变形壳体的表面上开口的声音端口,声音接收器能够通过声音端口捕捉音频信号;
处理器,定位在所述内部空间内并且电连接到声音接收器;
电源,定位在所述内部空间内并且电连接到处理器;
声音管道,定位在内部空间内并且电连接到声音接收器,声音管道具有位于一端的端口,该端口在可变形壳体的表面上开口,从而该端口能够被放置靠近用户的耳朵中的鼓膜;
声音致动泵,定位在所述内部空间内并且连接到声音接收器,声音致动泵能够响应于来自第一接收器的音频信号从出口端口排出空气;和
可充气部件,定位在所述内部空间内并且连接到出口端口以由被排出的空气填充;
其中在声音接收器处接收到的音频信号通过处理器被引导以驱动声音致动泵为充气部件充气,并且该音频信号。
50.一种声音致动泵,包括:
壳体;
腔,全部侧面都封闭并且定位在壳体内,其中该腔的一个侧面包括隔膜,隔膜中具有孔,并且一个侧面包括通过壳体的表面延伸的出口端口;
入口端口,限定在壳体的表面中;
致动器,连接到隔膜,其中致动器的操作导致隔膜的振动运动。
51.根据权利要求50所述的声音致动泵,其中膜的振动运动是对称的。
52.根据权利要求50所述的声音致动泵,其中隔膜的振动运动是不对称的。
53.根据权利要求52所述的声音致动泵,其中隔膜的不对称振动运动是可逆的。
54.根据权利要求51所述的声音致动泵,其中所述孔是锥形的。
55.根据权利要求52所述的声音致动泵,其中所述孔是锥形的。
56.根据权利要求50所述的声音致动泵,其中致动器包括平衡电枢或动圈式扬声器中的一个。
57.根据权利要求50所述的声音致动泵,还包括位于入口端口处的止回
58.根据权利要求50所述的声音致动泵,还包括位于出口端口处的止回阀。
59.根据权利要求57所述的声音致动泵,还包括位于出口端口处的止回阀。
60.根据权利要求57所述的声音致动泵,其中止回阀是位于入口端口处的柔性隔膜,该柔性隔膜连接在壳体内并且具有偏离入口端口的开口。
61.根据权利要求50所述的声音致动泵,还包括位于所述腔的所述孔处的止回阀。
62.一种声音致动泵,包括:
壳体,限定有内腔;
隔膜,其中具有孔,并延伸跨过内腔,以将内腔分成第一分腔和第二分腔;
第一流动端口,从第一分腔中的壁延伸;
第二流动端口,从第二分腔中的壁延伸;
第一换能器声波,以第一相位传送到第一分腔;
第二换能器声波,以第二相位传送到第二分腔;
其中,第一声波的第一相位和第二次声波的第二相位被操纵以产生从第一端和第二端口中的一个朝向第一端和第二端口中的另一个的净流体流动。
63.根据权利要求62所述的声音致动泵,其中流体流动是可逆的。
64.根据权利要求62所述的声音致动泵,其中被操纵的第一相位和第二相位产生隔膜的振动运动。
65.根据权利要求64所述的声音致动泵,其中隔膜的振动运动是对称的。
66.根据权利要求64所述的声音致动泵,其中隔膜的振动运动是不对称的。
67.根据权利要求66所述的声音致动泵,其中隔膜的不对称振动运动是可逆的。
68.根据权利要求62所述的声音致动泵,其中隔膜的孔是锥形的。
69.根据权利要求65所述的声音致动泵,其中隔膜的孔是锥形的。
70.根据权利要求62所述的声音致动泵,其中第一换能器声波由连接到第一分腔的第一换能器产生,并且第二换能器声波由连接到第二分腔的第二换能器产生。
71.根据权利要求62所述的声音致动泵,其中第一换能器声波和第二换能器声波由相同的换能器产生。
72.根据权利要求71所述的声音致动泵,还包括声音传递管,该声音传递管将换能器连接到两个分腔中的每个的以优化相位差
73.一种折声耳组件,包括:
壳体,具有开口端和封闭端;
加压装置,在封闭端处连接到壳体,加压装置能够在第一方向上传送流体;
线性致动器,在封闭处定位在壳体中,并且连接到加压装置,致动器能够响应于加压装置在第一方向上传送流体而从第一位置运动到第二位置;
音频换能器,连接到线性致动器并定位在壳体内,该音频换能器具有能够通过出口端口排出空气的泵;
声音管道,连接到音频换能器的出口端口;和
放气部件,连接到声音管道并定位在壳体内,放气部件能够由排出的空气充气并适于定位在用户的耳道内,其中放气部件在致动器移动到第二位置时移出壳体。
74.根据权利要求73所述的折声耳组件,其中放气部件在移出壳体时自动地充气。
75.根据权利要求73所述的折声耳组件,其中加压装置能够在与第一方向相反的第二方向上传送流体。
76.根据权利要求75所述的折声耳组件,其中致动器能够响应加压装置在第二方向上传送流体而从第二的位置运动到第一位置。
77.根据权利要求76所述的折声耳组件,其中在致动器移动到第一位置时,放气部件被拉入壳体。
78.根据权利要求73所述的折声耳组件,其中加压装置包括声音致动泵。
79.根据权利要求73所述的折声耳组件,其中壳体是圆筒形的。
80.根据权利要求73所述的折声耳组件,其中线性致动器包括气压缸和在气压缸内移动的活塞
81.根据权利要求75所述的折声耳组件,其中加压装置在第一方向中传送流体和第二方向传送流体之间是可逆的。
82.根据权利要求80所述的折声耳组件,其中线性致动器还包括在气压缸内连接到活塞的底部的可充气套筒,和连接到加压装置并且延伸通过可充气套筒和经由活塞的底部中的端口进入活塞的渐变针阀,其中,渐变针阀在一端的下面具有排气孔,并且端口的直径大于针阀在经过排气孔的点处的直径。
83.根据权利要求82所述的折声耳组件,其中活塞包括在一端处与端口对齐并在另一端处与放气部件对齐的通道。
84.根据权利要求83所述的折声耳组件,其中传送到线性致动器的流体通过所述通道发送到放气部件。
85.一种用于对用户的耳道内的耳音频装置进行充气的方法,该方法包括以下步骤:
在用户的耳道内放置可充气部件,可充气部件被连接到电子信号发生器、电源和具有声音致动泵的声音换能器;
由电子信号发生器产生电信号;
由声音换能器响应于电子信号产生音频信号;
响应于音频信号致动声音致动泵以在循环内操作,操作循环包括以下步骤:
在声音致动泵的入口端口处抽吸空气,以及
从声音致动泵的出口端口排出空气;
将排出的空气捕获在连接到出口端口的可充气部件中,其中可充气部件充气到将该可充气部件固定在用户的耳道内的程度。
86.根据权利要求85所述的方法,进一步包括传输音频信号到用户的耳朵(鼓膜)的步骤。
87.根据权利要求85所述的方法,进一步包括响应于电信号产生第二音频信号和将第二音频信号传输到用户的耳朵(鼓膜)的步骤。
88.根据权利要求85所述的方法,其中放置可充气部件的步骤包括定位可充气部件以使大量空气存在于可充气部件和用户的鼓膜之间。
89.根据权利要求85所述的方法,其中所述大量空气具有第一阻抗并且被捕获在可充气部件中的空气具有第二阻抗,该方法还包括匹配第一阻抗和第二阻抗的步骤。
90.根据权利要求89所述的方法,其中匹配第一阻抗和第二阻抗的匹配步骤包括可充气部件的机械顺从。
91.根据权利要求85所述的方法,其中泵循环的抽吸步骤构成从约60%至约99%范围的操作循环时间。
92.根据权利要求91所述的方法,其中抽吸步骤构成约95%的操作循环时间。
93.根据权利要求85所述的方法,其中泵循环是可逆的,以反转空气流进入出口端口和从入口端口流出。
94.根据权利要求85所述的方法,其中所产生的致动声音致动泵的音频信号包括锯齿波形,声音致动泵的操作循环对应于该锯齿波形的周期。
95.根据权利要求94所述的方法,其中锯齿波形是不对称的。
96.根据权利要求95所述的方法,其中不对称的锯齿波形是可逆的。
97.根据权利要求85所述的方法,还包括调节声音致动泵的操作循环的步骤。
98.根据权利要求97所述的方法,其中调节声音致动泵的操作循环的步骤包括将压力传感器连接到可充气部件,压力传感器能够发出信号以在预定的压力读数处改变音频信号。
99.根据权利要求85所述的方法,进一步包括用于控制可充气部件的充气的反馈机构。
100.根据权利要求99所述的方法,其中反馈机构包括用于确定可充气部件内的压力的压力传感器。
101.根据权利要求99所述的方法,其中反馈机构包括连接到声音致动泵、电子信号发生器和声音换能器中的一个的反馈伺服电路。
1A.一种用于传输声音到用户的耳朵的装置,该装置包括:
第一换能器,能够响应于电信号生产音频信号(音调);
电信号输入装置,连接到第一换能器;
可充气部件,具有限定内部空间的侧壁并构造为用于定位在用户的耳道内;和第一声音管道,具有侧壁和相对端,第一声音管道在一端处连接到第一换能器,并且在相对端处连接到可充气部件,并且第一声音管道具有限定在其中的从第一声音管道的内部到第一声音管道的外部的通道,其中第一声音管道的通道定位在可充气部件的内部空间内。
2A.根据权利要求1A所述的装置,其中所述通道包括限定在第一声音管道的侧壁中的开口。
3A.根据权利要求2A所述的装置,其中所述开口包括至少一个端口。
4A.根据权利要求2A所述的装置,其中第一声音管道包括第一管状部和第二管状部,第一管状部具有一直径并在一端处连接到第一换能器,第二管状部的直径小于第一管状部的直径,第二管状部装配在第一管状部内,并且在放置在用户的耳道中时,第二管状部从第一管状部朝向用户的鼓膜延伸。
5A.根据权利要求4A所述的装置,其中第一声音管道进一步包括布置在第一管状部和第二管状部之间用于产生间隙的多个间隔物,其中所述开口包括所述间隙。
6A.根据权利要求1A所述的装置,其中第一换能器被包围在可充气部件的内部空间内。
7A.根据权利要求1A所述的装置,其中第一声音管道被包围在可充气部件的内部空间内。
8A.根据权利要求1A所述的装置,其中第一声音管道包括限定在侧壁中的多个端口。
9A.根据权利要求1A所述的装置,其中所述端口的数量在从2到12的范围内。
10A.根据权利要求9A所述的装置,其中所述端口的数量为6。
11A.根据权利要求10A所述的装置,其中所述端口在垂直于第一声音管道的纵向轴线的单个平面中围绕第一声音管道侧壁均匀地隔开。
12A.根据权利要求8A所述的装置,其中所述多个端口在垂直于第一声音管道的纵向轴线的单个平面中围绕第一声音管道侧壁均匀地隔开。
13A.根据权利要求8A所述的装置,其中所述多个端口在垂直于第一声音管道的纵向轴线的多个平面中围绕第一声音管道侧壁均匀地隔开。
14A.根据权利要求11A所述的装置,其中第一声音管道被包围在可充气部件的内部空间内。
15A.根据权利要求12A所述的装置,其中第一声音管道被包围在可充气部件的内部空间内。
16A.根据权利要求1A所述的装置,其中第一换能器产生第一声调和第二声调。
17A.根据权利要求16A所述的装置,其中第一声调和第二声调是交替产生的。
18A.根据权利要求16A所述的装置,其中第一声调和第二声调是同时产生的。
19A.根据权利要求17A所述的装置,其中第一换能器包括声音致动泵,声音致动泵用于接收第一声调和第二声调中的至少一个并且响应地产生空气流动。
20A.根据权利要求1A所述的装置,其中第一换能器包括声音致动泵,声音致动泵用于接收音频信号并响应地产生空气流动。
21A.根据权利要求19A所述的装置,其中空气流动被引导进入第一声音管道并穿过所述通道以为可充气部件充气。
22A.根据权利要求19A所述的装置,其中空气流动从用户的耳道被引导进入第一声音管道并且通过所述通道进入可充气部件。
23A.根据权利要求19A所述的装置,其中空气流动被引导从可充气部件通过所述通道进入第一声音管道以放气可充气部件。
24A.根据权利要求19A所述的装置,其中声音泵响应于第一音调在第一方向上引导流动,并且响应于第二音调在相反方向上引导流动。
25A.根据权利要求1A所述的装置,还包括第二换能器,第二换能器连接到电信号输入装置并且能够响应于电信号产生音频信号(音凋)。
26A.根据权利要求25A所述的装置,其中第一换能器包括用于响应于音频信号以为可充气部件充气的声音致动泵,并且第二换能器包括用于响应于音频信号对可充气部件进行放气的声音致动泵。
27A.根据权利要求25A所述的装置,进一步包括在一端处连接到第二换能器并且由相反端连接到可充气部件的第二声音管道,其中来自第二换能器的音频信号通过第二声音管道被引导到用户的鼓膜。
28A.根据权利要求1A所述的装置,进一步包括一材料段,该材料段具有两端并且覆盖限定在第一声音管道的侧壁中的通道,其中该材料段的至少一端连接到第一声音管道以形成密封。
29A.根据权利要求28A所述的装置,其中定位在第一换能器和第一声音管道的侧壁中的通道之间的材料段连接到第一声音管道以形成密封。
30A.根据权利要求28A所述的装置,其中该材料段的两端连接到第一声音管道以形成密封。
31A.根据权利要求30A所述的装置,其中该材料段包括位于其中的端口,该材料段的端口偏离第一声音管道的通道。
32A.根据权利要求28A所述的装置,其中该材料段包括圆筒形套管
33A.根据权利要求8A所述的装置,还包括材料的套管,该套管具有两端并且覆盖限定在第一声音管道的侧壁中的多个端口,其中套管的至少一端连接到第一声音管道以形成密封。
34A.根据权利要求33A所述的装置,其中套管的两端连接到第一声音管道以形成密封。
35A.根据权利要求34A所述的装置,其中套管包括位于其中的端口,套管的端口偏离限定在第一声音管道的侧壁中的所述多个端口。
36A.根据权利要求33A所述的装置,其中第一换能器包括声音致动泵,该声音致动泵用接收音频信号并响应地产生空气流动。
37A.根据权利要求36A所述的装置,其中空气流动从用户的耳道被引导进入第一声音管道并且通过所述通道进入可充气部件。
38A.根据权利要求36A所述的装置,其中空气流动从可充气部件被引导通过所述通道进入第一声音管道以对可充气部件进行放气。
39A.根据权利要求1A、5A、8A、19A、25A、28A或33A所述的装置,还包括空气入口管道,空气入口管道具有延伸出可充气部件的第一端和位于可充气部件的内部空间中的第二端,其中空气入口管道在可充气部件的内部空间和周围环境之间引导空气流动。
40A.根据权利要求39A所述的装置,其中空气入口管道的包括第二端的部分包括位于第一声音管道的侧壁中的通路。
41A.根据权利要求40A所述的装置,其中第二端邻近第一声音管道的侧壁中的通道定位。
42A.根据权利要求40A所述的装置,还包括流体地连接到空气入口管道的第二端的环形歧管。
43A.根据权利要求42A所述的装置,还包括流体地连接到环形歧管的至少一个空气输送管。
44A.根据权利要求43A所述的装置,其中所述至少一个空气输送管具有邻近第一声音管道的侧壁中的所述通道定位的端部。
45A.根据权利要求44A所述的装置,其中所述空气输送管的数量对应于在第一声音管道的侧壁中限定的端口的数量。
46A.根据权利要求42A所述的装置,其中环形歧管定位在第一声音管道的连接到第一换能器的底部处。
47A.根据权利要求42A所述的装置,其中环形歧管定位在邻近所述通道的第一声音管道上。
48A.根据权利要求19A所述的装置,还包括具有第一端和第二端的空气入口管道,空气入口管道的第一端延伸到可充气部件的外部,第二端位于可充气部件的内部空间中,其中空气入口管道在可充气部件和周围环境之间引导泵空气流动,并且其中,由声音泵产生的空气流动的压力大于空气入口管道内的线性阻抗。
49A.根据权利要求48A所述的装置,其中可充气部件内的空气压力和用户的耳道内的空气压力通过空气入口管道被平衡。
50A.根据权利要求1A所述的装置,其中第一换能器连接到可充气部件外部的第一声音管道。
51A.根据权利要求50A所述的装置,还包括:
多个端口,限定在第一声音管道的侧壁中;
声音致动泵,位于第一换能器内,用于响应于音频信号产生空气流动;
材料的套管,具有两端并且覆盖限定在第一声音管道的侧壁中的所述多个端口,其中套管的至少一端连接到第一声音管道以形成密封;和
空气入口管道,具有在可充气部件外部延伸的第一端和位于可充气部件的内部空间中的第二端,其中空气入口管道引导可充气部件和周围环境之间的空气流动。
52A.根据权利要求51A所述的装置,还包括流体地连接到空气入口管道的第二端的环形歧管。
53A.根据权利要求1A所述的装置,其中第一换能器被部分地包含在可充气部件的内部空间内。
54A.根据权利要求53A所述的装置,还包括:
多个端口,限定在第一声音管道的侧壁中;
声音致动泵,位于第一换能器中,用于响应于音频信号产生空气流动;
材料的套管,具有两端并且覆盖限定在第一声音管道的侧壁中的所述多个端口,其中套管的至少一端连接到第一声音管道以形成密封;和
空气入口管道,具有在可充气部件外部延伸的第一端和位于可充气部件的内部空间内的第二端,其中空气入口管道引导可充气部件和周围环境之间的空气流动。
55A.根据权利要求54A所述的装置,还包括流体地连接到空气入口管道的第二端的环形歧管。
56A.根据权利要求1A所述的装置,还包括用于在可充气部件和周围环境之间引导空气流动的空气入口管道,空气入口管道包括:
第一端,在可充气部件外部延伸,
第二端,位于可充气部件的内部空间内,和
至少一个凹槽,限定在第一声音管道的侧壁内和在一端处流体地连接所述第二端。
57A.根据权利要求56A所述的装置,其中第一换能器和第一声音管道定位在可充气部件的内部空间内。
58A.根据权利要求56A所述的装置,其中第一换能器定位在可充气部件的外部,并且第一声音管道穿过可充气部件的壁。
59A.根据权利要求56A所述的装置,其中第一换能器被部分地包围在可充气部件中。
60A.根据权利要求56A所述的装置,其中所述凹槽的端部邻近第一声音管道的侧壁中的通道定位。
61A.根据权利要求60A所述的装置,还包括材料的套管,该套管具有两端并且覆盖第一声音管道的侧壁中的通道,其中套管的至少一端连接到第一声音管道以形成密封。
62A.根据权利要求61A所述的装置,其中套管的两端连接到第一声音管道以形成密封。
63A.根据权利要求62A所述的装置,其中套管包括位于其中的端口,套管的端口偏离第一声音管道的侧壁中的通道。
64A.根据权利要求56A或61A所述的装置,进一步包括环形歧管,环形歧管将空气入口管道的第二端流体地连接到所述凹槽的端部。
65A.根据权利要求64A所述的装置,其中第一声音管道包括限定在侧壁中的多个端口,和通过环形歧管流体地连接到空气入口管道的第二端的多个凹槽。
66A.根据权利要求65A所述的装置,其中所述凹槽的数量对应于限定在第一声音管道的侧壁中的端口的数量。
67A.根据权利要求64A所述的装置,其中环形歧管定位在第一声音管道的连接到第一换能器的底部处。
68A.根据权利要求64A所述的装置,其中环形歧管邻近第一声音管道中的通道定位在第一声音管道上。
69A.根据权利要求66A所述的装置,其中所述端口的数量和所述凹槽的数量在从2到
12的范围内。
70A.根据权利要求66A所述的装置,其中所述端口的数量和所述凹槽的数量为6。
71A.根据权利要求69A所述的装置,其中所述凹槽螺旋状地布置在第一声音管道的外表面上。
72A.根据权利要求71A所述的装置,其中螺旋状地布置的凹槽形成右螺旋和左螺旋中的一个或两者。
73A.一种用于传输声音到用户的耳朵的装置,该装置包括:
第一换能器,能够响应于电信号产生音频信号(音调);
电信号输入装置,连接到第一换能器;
可充气部件,具有限定内部空间的侧壁并构造为用于定位在用户的耳道内;
第一声音管道,具有侧壁和两个相对端,第一声音管道在一端处连接到换能器并在位于可充气部件的在内部空间内的另一端处开口,并且第一声音管道具有位于侧壁中的通道,其中所述通道定位在可充气部件的内部空间内;和
空气入口管道,具有在可充气部件外部延伸的第一端和位于可充气部件的内部空间内的第二端,其中空气入口管道引导可充气部件和周围环境之间的空气流动。
74A.根据权利要求73A所述的装置,其中所述通道包括限定在侧壁中的至少一个端口。
75A.根据权利要求73A所述的装置,其中所述端口的数量在从2到12的范围内。
76A.根据权利要求75A所述的装置,其中所述端口的数量为6。
77A.根据权利要求76A所述的装置,其中所述端口在垂直于管的纵向轴线的单个平面中围绕管侧壁均匀地隔开。
78A.根据权利要求73A所述的装置,其中第一换能器产生第一声调和第二声调。
79A.根据权利要求78A所述的装置,其中第一声调和第二声调是交替产生的。
80A.根据权利要求78A所述的装置,其中第一声调和第二声调是同时产生的。
81A.根据权利要求80A所述的装置,其中第一换能器包括声音致动泵,声音致动泵用于接收第一声调和第二声调的至少一个并且响应地产生空气流动。
82A.根据权利要求73A所述的装置,其中第一换能器包括声音致动泵,声音致动泵用于接收音频信号并响应地产生空气流动。
83A.根据权利要求82A所述的装置,其中声音泵响应于第一音调在第一方向上引导流动,并且响应于第二音调在相反方向上引导流动。
84A.根据权利要求74A所述的装置,进一步包括材料的套管,套管具有两端并且覆盖限定在第一声音管道的侧壁中的多个端口,其中套管的至少一端连接到第一声音管道以形成密封。
85A.根据权利要求84A所述的装置,其中套管的两端连接到第一声音管道以形成密封。
86A.根据权利要求85A所述的装置,其中套管包括位于其中的端口,套管的端口偏离在第一声音管道的侧壁中限定的所述多个端口。
87A.根据权利要求73所述的装置,其中空气入口管道的一部分包括位于第一声音管道的侧壁中的通路。
88A.根据权利要求73A所述的装置,还包括流体地连接到空气入口管道的环形歧管。
89A.根据权利要求88A所述的装置,其中空气入口管道包括流体地连接到环形歧管的多个空气输送管。
90A.根据权利要求1A或73A所述的装置,还包括用于将第一声音管道可分离地连接到第一换能器的联接机构。
91A.根据权利要求90A所述的装置,其中联接结构包括用于在连接时将第一声音管道固定到第一换能器的定机构。
92A.根据权利要求90A所述的装置,其中联接机构包括连接到第一换能器的第一部件和连接到第一声音管道的第二部件,第一部件和第二部件是能够连接的。
93A.根据权利要求90A所述的装置,其中第一声音管道包括空气入口管道,空气入口管道在可充气隔膜的内部空间的外部邻近联接机构终止。
94A.根据权利要求90A所述的装置,其中联接机构包括具有内圆周的第一环和具有外圆周的第二环,并且第二环的外圆周装配在第一环的内圆周内。
95A.根据权利要求94A所述的装置,其中第一环和第二环被编码以表示装置的具体特征。
96A.根据权利要求95A所述的装置,其中第一环和第二环被彩色编码。
97A.根据权利要求95A所述的装置,其中第一环和第二环被键编码。
98A.根据权利要求96A所述的装置,其中第一环和第二环被键编码。
99A.根据权利要求95A所述的装置,其中第一环和第二环的一个包括刚性材料,第一环和第二环的另一个包括弹性材料。
100A.根据权利要求95A所述的装置,其中第二环摩擦地配合在第一环中。
101A.根据权利要求95A所述的装置,其中第二环围绕外部圆周拧紧,并且第一环围绕内部圆周拧紧,以允许所述环螺纹地接合。
102A.根据权利要求1A或73A所述的装置,还包括连接到第一声音管道的外部声音装置,其中外部声音装置发出音调以对可充气部件进行充气或放气。
103A.根据权利要求102A所述的装置,还包括用于在可充气部件的充气或放气期间关闭第一声音管道的阀。
104A.根据权利要求102A所述的装置,其中所述音调包括充气期间的启动音调。
105A.根据权利要求102A所述的装置,其中所述音调包括放气期间的关闭音调。
106A.根据权利要求102A所述的装置,其中所述音调是听不见的。
107A.根据权利要求1A或73A所述的装置,还包括用于为可充气部件充气的外部泵。
108A.根据权利要求107A所述的装置,其中所述外部泵运转以对可充气部件进行放气。
109A.根据权利要求107A所述的装置,其中外部泵包括注射泵
110A.根据权利要求108A所述的装置,其中外部泵包括注射泵。
111A.根据权利要求107A所述的装置,其中外部泵包括隔膜泵
112A.根据权利要求108A所述的装置,其中外部泵包括隔膜泵。
113A.根据权利要求107A所述的装置,其中外部泵被手动操作。
114A.根据权利要求108A所述的装置,其中外部泵被手动操作。
115A.根据权利要求1A或73A所述的装置,还包括用于克服用户的耳道中的密封损失的反馈控制装置。
116A.根据权利要求115A所述的装置,其中反馈控制装置包括硬件(电子元件)。
117A.根据权利要求115A所述的装置,其中反馈控制装置包括软件
118A.根据权利要求115A所述的装置,其中反馈控制装置包括音频信号,该音频信号增加到可充气部件的空气流动。
119A.根据权利要求1A或73A所述的装置,其中可充气部件包括外壁和内壁,内壁至少部分地密封到外壁从而包含一体积的空气。
120A.根据权利要求119A所述的装置,其中可充气部件还包括连接外壁到内壁的间隔肋。
121A.根据权利要求120A所述的装置,其中间隔肋纵向地布置在可充气部件中。
122A.根据权利要求120A所述的装置,其中间隔肋横向地布置在可充气部件中。
123A.根据权利要求120A所述的装置,其中间隔肋螺旋地布置在可充气部件中。
124A.根据权利要求119A所述的装置,其中第一换能器定位在可充气部件的内部空间内。
125A.根据权利要求119A所述的装置,其中外壁和内壁中的至少一个由各向异性材料构成。
126A.根据权利要求119A所述的装置,其中外壁和内壁中的至少一个由各向同性材料构成。
127A.根据权利要求126A所述的装置,其中外壁和内壁中的任一个由各向异性材料构成。
128A.根据权利要求119A所述的装置,其中可充气部件由用于优化所选择的功能特性的材料涂敷。
129A.根据权利要求128A所述的装置,其中涂敷材料包括聚合物乳液。
130A.根据权利要求129A所述的装置,其中聚合物乳液包括聚酯乳液。
131A.根据权利要求130A所述的装置,其中聚氨酯乳液是溶性的。
132A.根据权利要求128A所述的装置,其中涂敷材料包括锻制
133A.根据权利要求128A所述的装置,其中可充气部件被编码以对应于优化的功能特性。
134A.根据权利要求128A所述的装置,其中可充气部件被彩色编码以对应于优化的功能特性。
135A.根据权利要求128A所述的装置,其中可充气部件的后部被涂敷以优化声音传输阻塞。
136A.根据权利要求128A所述的装置,其中可充气部件的中间部分被涂层以优化密封性能。
137A.根据权利要求128A所述的装置,其中可充气部件的前部被涂敷以优化声学特性。
138A.根据权利要求128A所述的装置,其中可充气部件的外表面被涂敷以提供渐变的优化特性。
139A.根据权利要求119A所述的装置,其中外壁和内壁中的至少一个由膨体聚四氟乙烯(ePTFE)构成。
140A.根据权利要求139A所述的装置,其中膨体聚四氟乙烯注有聚氨酯乳液。
141A.根据权利要求119A所述的装置,其中外壁和内壁中的至少一个由聚氨酯构成。
142A.根据权利要求119A所述的装置,其中可充气部件包括封闭的凸泡形状。
143A.根据权利要求119A所述的装置,其中外壁和内壁具有小于约10密耳(0.254毫米)的厚度。
144A.根据权利要求143A所述的装置,其中外壁和内壁具有小于约3密耳(0.0762毫米)的厚度。
145A.根据权利要求143A所述的装置,其中外壁和内壁具有小于约1密耳(0.0254毫米)的厚度。
146A.根据权利要求119A所述的装置,其中外壁和内壁由具有低透气性的材料构成。
147A.根据权利要求146A所述的装置,其中所述材料包括具有在从约0.5微米至约
1.0微米范围内的直径的小孔。
148A.根据权利要求146A所述的装置,其中所述材料包括具有不大于约0.5微米的直径的小孔。
149A.一种耳装置,包括:
可充气部件,具有由表面限定的内部空间和位于所述内部空间内的连接到所述表面的套圈;
声音管道,具有第一和第二端并定位在所述内部空间内,声音管道在一端处连接到套圈;
联接器,连接到声音管道的端部,并且具有将联接器连接到可充气部件的弹性带;和增压管,在每一端处开口并从可充气部件的外部穿过联接器到达可充气部件的内部空间。
150A.根据权利要求149A所述的耳装置,还包括接收器组件,该接收器组件包括:
壳体;
通路,穿过壳体并具有端口,该端口连接到增压管的位于可充气部件的外部的端部;
声音端口,可分离地连接到联接器;
接收器,定位在壳体中并且连接到声音端口;和
电子和压力接口端口,从壳体延伸,用于连接至音频装置。
151A.根据权利要求150A的耳装置,其中音频装置是助听器
152A.根据权利要求150A的耳装置,还包括可分离地连接到电子和压力接口端口的泵组件。
153A.根据权利要求150A的耳装置,还包括可分离地连接到电子和压力接口端口的处理器。
154A.根据权利要求4A所述的装置,其中第二管状部能够缩入第一管状部中。
155A.根据权利要求5A所述的装置,还包括聚合物套管,该聚合物套管具有接触第一管状部的第一端和接触第二管状部的第二端。
156A.根据权利要求155A所述的装置,其中套管与第一管状部形成密封。
157A.根据权利要求155A所述的装置,其中套管与第二管状部形成密封。
158A.根据权利要求156A所述的装置,其中套管与第二管状部形成密封。
159A.根据权利要求158A所述的装置,其中套管包括位于其中的端口。
160A.根据权利要求1A、4A、50A、53A或73A所述的装置,还包括连接到第一声音管道的联接器,该联接器用于将可充气部件可分离地连接到第一换能器。
161A.根据权利要求160A所述的装置,其中联接器包括锁定机构。
162A.根据权利要求160A所述的装置,其中联接器包括连接到第一声音管道的第一部分和连接到第一声音管道的第二部分,这两个部分被相应地编码。
163A.根据权利要求162A所述的装置,其中联接器的所述两个部分被颜色编码。
164A.根据权利要求162A所述的装置,其中所述两个部分被键编码。
1B.一种平衡电枢换能器泵,包括:
外壳,在其中限定有前腔;
内壳,位于外壳内并且包围背腔;
平衡电枢,定位在内壳内;
导电线圈,围绕电枢的一个臂,以使通过导电线圈的电流导致臂的振动;
弹性隔膜,定位在内壳的壁中,分开前腔和背腔,并且连接到臂,以与臂一致地振动;
平衡端口,限定在内壳的壁中;
入口端口,限定在外壳的壁中,用于抽吸空气进入外壳;
出口端口,限定在外壳的壁中,用于从外壳排放空气;
其中隔膜的振动导致流体流入入口端口,通过平衡端口并流出出口端口。
2B.根据权利要求1B所述的平衡电枢换能器泵,其中平衡端口定位在隔膜中。
3B.根据权利要求2B所述的平衡电枢换能器泵,其中平衡端口包括圆锥形凹陷。
4B.根据权利要求1B所述的平衡电枢换能器泵,其中电枢的臂以非对称波形振动。
5B.根据权利要求3B所述的平衡电枢换能器泵,其中电枢的臂以非对称波形振动。
6B.根据权利要求4B所述的平衡电枢换能器泵,其中所述波形具有比下降部分长的上升部分。
7B.根据权利要求6B所述的平衡电枢换能器泵,其中所述波形是可逆的。
8B.根据权利要求1B所述的平衡电枢换能器泵,还包括在入口端口上的瓣阀,该瓣阀用于防止空气通过所述端口转向。
9B.根据权利要求1B所述的平衡电枢换能器泵,还包括定位在入口端口中的同轴折声阀。
10B.根据权利要求2B所述的平衡电枢换能器泵,还包括定位在入口端口中的同轴折声阀。
11B.根据权利要求1B所述的平衡电枢换能器泵,还包括定位在内壳的背腔中的折声阀。
12B.根据权利要求1B所述的平衡电枢换能器泵,还包括在内壳的背腔中的空间填充材料。
13B.根据权利要求1B所述的平衡电枢换能器泵,还包括为背腔内的定位在隔膜和平衡电枢之间的隔板。
14B.根据权利要求13B所述的平衡电枢换能器泵,其中入口端口位于外壳的位于隔板的隔膜侧的壁中。
15B.根据权利要求1B所述的平衡电枢换能器泵,其中隔膜通过销连接到臂。
1C.一种声音致动泵,包括:
壳体,在其中限定有开口;
第一基板,定位在壳体内,第一基板具有穿过第一基板的孔,该孔与壳体中的开口对齐;
入口管道,具有靠近所述孔定位的第一端、穿过壳体的主体和通向周围环境的第二端;
联接器,连接到声音源;和
通道,在联接器处连接的声音源和第一基板的所述孔之间提供流体连通。
2C.根据权利要求1C所述的声音致动泵,其中所述孔靠近所述通道具有圆锥形形状。
3C.根据权利要求1C所述的声音致动泵,其中入口管道穿过第一基板。
4C.根据权利要求1C所述的声音致动泵,其中入口管道远离第一基板。
5C.根据权利要求1C所述的声音致动泵,其中入口管道靠近第一基板。
6C.根据权利要求1C所述的声音致动泵,还包括出口管道,出口管道靠近所述孔定位在壳体的开口中并且从所述开口开始延伸。
7C.根据权利要求6C所述的声音致动泵,还包括与出口管道同轴并且适合连接至可充气部件的管。
8C.根据权利要求1C所述的声音致动泵,还包括第二基板,第二基板靠近第一基板定位在壳体中,并且具有穿过第二基板的孔,第二基板的孔与第一基板的孔对齐。
9C.根据权利要求8C所述的声音致动泵,其中入口管道穿过第二基板。
10C.根据权利要求8C所述的声音致动泵,其中入口管道靠近第二基板。
11C.根据权利要求8C所述的声音致动泵,还包括定位在第一基板和第二基板之间的隔膜,该隔膜具有限定在该隔膜中的至少一个孔。
12C.根据权利要求1C所述的声音致动泵,还包括流体地连接到联接器的声音源。
13C.根据权利要求12C所述的声音致动泵,其中声音源产生声波,声波在基板孔的远端处产生静压力。
14C.一种利用声学振动产生静压力的方法,该方法包括以下步骤:
提供流体地连接到壳体的声音源,该壳体包括:
穿过壳体的开口;
基板,该基板中具有孔,该孔与壳体中的开口对齐;和
入口管道,具有靠近所述孔定位的第一端和通向周围环境的第二端;
在基板处引导来自声音源的声波。
15C.根据权利要求14C所述的方法,还包括将可充气部件连接在壳体的开口处的步骤。
16C.根据权利要求14C所述的方法,还包括在壳体的开口处连接出口管道的步骤。
17C.根据权利要求14C所述的方法,还包括连接可充气部件到出口管道的端部的步骤。
18C.一种输送声音到用户的耳朵的耳内装置,该耳内装置包括:
声音产生源;
第一换能器,连接到声音产生源,并且能够响应于来自声音产生源的声音信号产生静压力;
第二换能器,连接到声音产生源,并且能够响应于来自声音产生源的声音信号的产生静压力;和
可充气部件,流体地连接到第一换能器和第二换能器中的至少一个的输出。
19C.根据权利要求18C所述的耳内装置,其中第一换能器和第二换能器是平衡电枢换能器或动圈式扬声器。
20C.根据权利要求18C所述的耳内装置,还包括声音管道,声音管道将可充气部件连接到第一换能器和第二换能器中的一个或两者。
21C.根据权利要求18C所述的耳内装置,还包括连接到至少一个换能器的折声阀。
22C.根据权利要求21C所述的耳内装置,其中折声阀包括:
第一层,限定有入口通路,入口通路流体地连接到换能器的壳体中的开口;
第二层,限定有流体地连接到入口通路的合成射流端口;
第三层,具有隔膜,该隔膜包括覆盖合成射流端口的瓣阀;和
第四层,限定有流体地连接到合成射流端口的出口端口。
23C.根据权利要求18C所述的耳内装置,其中第一换能器和第二换能器被完全地包围在可充气部件内。
24C.根据权利要求23C所述的耳内装置,其中声音产生源被完全地包围在可充气部件内。
25C.根据权利要求18C所述的耳内装置,其中第一换能器和第二换能器由可充气部件部分地包围。
26C.根据权利要求25C所述的耳内装置,其中声音产生源被部分地包围在可充气部件内。
27C.根据权利要求26C所述的耳内装置,其中第一换能器和第二换能器以及折声阀被完全地包围在可充气部件内。
28C.根据权利要求22C所述的耳内装置,其中第一换能器和第二换能器以及折声阀被部分地包围在可充气部件内。
29C.根据权利要求22C所述的耳内装置,其中折声阀进一步包括定位在第三层和第四层之间的第五层和第六层:
第五层具有限定在第五层中的偏离第三层的瓣阀的止回阀端口;并且
第六层具有柔性隔膜和限定在第六层中的偏离第五层的止回阀端口的止回阀端口。
30C.根据权利要求29C所述的耳内装置,其中合成射流端口和止回阀端口具有凸起的边缘。
31C.一种输送声音到用户的耳朵的耳内装置,该耳内装置包括:
声音产生源;
第一换能器,连接到声音产生源,并且能够响应于来自声音产生源的声音信号产生静压力;和
可充气部件,流体地连接到第一换能器的输出。
32C.根据权利要求31C所述的耳内装置,还包括第二换能器,第二换能器连接到声音产生源并且能够响应于来自声音产生源的声音信号产生静压力。
33C.根据权利要求31C所述的耳内装置,其中第一换能器和第二换能器是平衡电枢换能器或动圈式扬声器。
34C.根据权利要求31C所述的耳内装置,还包括将可充气部件连接到第一换能器的声音管道。
35C.根据权利要求31C所述的耳内装置,还包括连接到第一换能器的折声阀。
36C.根据权利要求35C所述的耳内装置,其中折声阀包括:
第一层,限定有入口通路,入口通路流体地连接到第一换能器的壳体中的开口;
第二层,限定有流体地连接到入口通路的合成射流端口;
第三层,具有隔膜,该隔膜包括覆盖合成射流端口的瓣阀;和
第四层,限定有流体地连接到合成射流端口的出口端口。
37C.根据权利要求31C所述的耳内装置,其中第一换能器被完全地包围在可充气部件内。
38C.根据权利要求37C所述的耳内装置,其中声音产生源被完全地包围在可充气部件内。
39C.根据权利要求31C所述的耳内装置,其中第一换能器被部分地包围在可充气部件内。
40C.根据权利要求39C所述的耳内装置,其中声音产生源被部分地包围在可充气部件内。
41C.根据权利要求36C所述的耳内装置,其中第一换能器和折声阀被完全地包围在可充气部件中。
42C.根据权利要求36C所述的耳内装置,其中第一换能器和折声阀被部分地包围在可充气部件中。
43C.根据权利要求36C所述的耳内装置,其中折声阀门进一步包括定位在第三层和第四层之间的第五层和第六层:
第五层具有限定在第五层中的偏离第三层的瓣阀的止回阀端口;并且
第六层具有柔性隔膜和限定在第六层中的偏离第五层的止回阀端口的止回阀端口。
44C.根据权利要求43C所述的耳内装置,其中合成射流端口和止回阀端口具有凸起的边缘。
45C.根据权利要求18C所述的耳内装置,其中可充气部件包括多个横向对齐的可充气管。
46.根据权利要求45C所述的耳内装置,其中所述可充气管以立体椭圆形形式彼此纵向地密封。
47C.根据权利要求45C所述的耳内装置,其中所述可充气管的数量在从4到40的范围内。
48C.根据权利要求47C所述的耳内装置,其中所述充气管的数量在从6至20的范围内。
49C.根据权利要求31C所述的耳内装置,其中可充气部件包括多个横向对齐的可充气管。
50C.根据权利要求49C所述的耳内装置,其中所述可充气管以立体椭圆形形式彼此纵向地密封。
51C.根据权利要求49C所述的耳内装置,其中所述充气管的数量在从4到40的范围内。
52C.根据权利要求51C所述的耳内装置,其中所述充气管的数量在从6至20的范围内。

说明书全文

可充气装置

[0001] 本申请要求Ambrose等人2008年7月23日提交的美国申请号No.12/178,236并且在2009年1月29日公开为公开号No.2009/0028356A1的优先权,并要求下列临时专利申请中的每一个的优先权:2009年5月9日提交的美国申请序列号No.61/176,886,2009年9月12日提交的申请序列号No.61/233,465,2009年9月14日提交的申请序列号No.61/242,315,2009年10月21日提交的申请序列No.61/253,843和2010年1月25日提交的申请序列号No.61/297,976。通过引用将上面列出的每个申请的全部内容结合于此。

技术领域

[0002] 本发明的装置和方法涉及流体的结构、操作和制造以及流体泵的输出如在用于用户的耳朵的可插入声音传输仪器中的利用。具体来说,所述装置和方法涉及到这样的仪器,其可以与任何数量的电子声音装置耦合,如助听器、MP3播放器、蓝牙 装置、电话等等,同时为用户提供更好的舒适性和操控。

背景技术

[0003] 使用耳机用于私人聆听音频装置,如电话、电报等,早在18世纪就开始了。原始装置为用户提供很差的音质和更少的舒适性。这种装置在过去20年已经以降噪、声音控制、反馈控制和舒适性特征走过很长的路。然而,现有技术通常采取“一个尺寸适合所有”方法解决功能性和舒适性,并且还无法提供单独为特定的用户定制的耳内装置。通过提供可调节以舒适地适合每个用户,同时提供完整丰富音质的耳内装置,本发明的装置解决现有技术中的这个失败。
[0004] 在2009年1月29日出版的美国专利公开号No.2009/0028356A1(’356申请)披露耳内可充气的折声部件(膜泡),用于耦合声音到耳,其中静态和主动压源被利用以充气膜泡,并且保持其被充气。作为本发明公开内容的一部分,折声被描述,折声阀可以将振动声压转换成静压以充气在用户的耳朵中的膜泡。这在仍通过阀传送节目声音(音乐、语音等)到膜泡,并且从而以最低的衰减或失真进入耳内的同时实现。因此,除了播放节目材料之外,使用在助听器、MP3播放器耳塞或专业在耳监听器中的类型的扬声器或听觉驱动器可用于产生静压力以充气折声部件(膜泡)。’356申请的折声阀使用配流阀设计,其中振动声波引起薄弹性膜的振动,从而打开和关闭端口,以收集正压力,推动扬声器的循环和在负压过程中与外界空气通,带动扬声器的循环。本发明的实施例补充创造性的抽吸方法,其利用声音能量以主动地充气和放气在用户的耳朵中的折声膜泡。
[0005] 声波产生的声压级级并传输机械能。然而,由于声波的振动性质,声压的循环性逆转使得难以以做PΔV功所必要的静压力类型的形式利用声压(其中P是所施加的压力,ΔV是容积变化)。PΔV功的示例是气球的充气。不幸的是,声音压力波在每个波循环中的拉和推差不多,导致没有用于气球膨胀的净压力。
[0006] 因此,希望实现折声阀设计上的改进,其从交替(类似于交流)声压波中获得静态(类似于直流)压力。折声阀可以被认为是使用声音作为其能量源的流体泵,或者替换地其类似于将交流电(AC)转换成直流电(DC)的电子整流器。在本发明的装置中,折声阀包括诸如减少移动部件的数量、设计和制造的大幅简化、更大的压力产生能力等变化。
[0007] 合成射流是本装置的另一个特征改进。在流体(液体或气体)通过小孔交替地推和拉时发生合成射流。如图1A所示,当通过孔推出流体时,流体以窄的、定向喷射留出,其被从包含孔的表面直接地排出。在拉冲程中,如图1B所示,当流体通过相同的孔被拉回时,流场非常不同:像流体流下排沟一样,流体主要地从侧面进入孔。即使在每个交替循环中推和拉通过孔的流体量相同(并且因此没有材料的净流量通过孔),由推循环(图1A)和拉循环(图1B)引起流场中的不对称导致流体的净流动远离包含孔的表面的正面。在离表面的距离等于大量孔的直径的位置处,合成射流产生近乎连续的喷射或流体运动,其很难与传统射流(如在压力驱动作用力下软管排出液体或气体)区分开。
[0008] 罗和夏最近描述了“valve-less synthetic-jet-based micro-pump″[Z.Luo and Z.Xia Sensors and Actuators A 122(2005)131-140]的设计。从他们的出版物中复制的他们的装置的示意图显示在图2a和2b中。罗和夏的泵的设计没有考虑本发明的耳内应用,并且其结构不能应用于本发明。
[0009] 本发明涉及流体泵和其输出的利用。此外,本发明致力于解决许多问题,并且在耳机装置及其制造方法的领域提供了无数改进。可以通过本装置实现与在前耳机装置相关的其他问题的解决方案,无论意图使用的是否与助听器、MP3播放器、移动电话或其他类似装置结合。

发明内容

[0010] 在此公开一种改进的流体泵及其输出如在用于用户的耳内放置的音频接收装置中的利用,其避免现有技术的缺点,同时提供额外的结构和操作优势。
[0011] 一般来说,本申请的发明设置为用于将诸如声音的声学振动转换成静压力。这可以通过创造性的泵实现,该泵输送空气或其他流体,并且使用声学振动作为其动力源加压空气或其他流体。加压流体可以用于充气耳内膜泡或者用于其他许多有用的应用。此外,在此描述的折声阀可以包括声音驱动微型泵,用于微流控芯片和存储装置,诸如基于芯片的医疗诊断测试或装置。
[0012] 同样,一般来说,在孔周围或孔上设置封闭系统,合成射流通过该孔排出其流体射流。这种封闭系统,诸如膜泡在孔的一侧的膜泡和换能器在孔的另一侧的封闭空间(例如,换能器壳体),可以包含由装置泵送的流体,并且还包含装置产生的静压力。在提供由该装置泵送的流体的过程中,在合成射流孔的附近或边缘处,入口管或进入端口可以提供源流体到合成射流。入口管的另一端可以定位在封闭系统的外部,合成射流将其流体的射流排入该封闭系统中。
[0013] 此外,一般来说,本申请的以部件的无数组合大量实现的发明由电子信号发生器、声学驱动器、声音致动泵和可充气部件构成。
[0014] 本发明方面的一个方面提供用于泵送装置的设计和结构,该泵送装置使用声学能量(声音)以产生用于用户的耳朵中的密封装置的充气和可能的放气的空气压力。
[0015] 在一个实施例中,用于折声阀的改进设计采用合成射流的原理。在流体交替地通过小孔推动和随后拉回时产生合成射流。这经常使用声音形式的交替压力波来实现。虽然没有通过孔的净质量传递,但在推动冲程中产生的流体向外喷射相对于在拉动冲程中吸入的流体的流动图案的不对称性产生流体从孔的外部的边缘到孔前的持续流体射流的的净传送。大量实验和理论工作已经探究对合成射流的操作的理解和建模。参见参考文献1。已发表涵盖使用合成射流的装置的论文,并且已经公开了涵盖使用合成射流的装置的专利。参见参考文献2-9。
[0016] 在本发明的实施例中,提供折声阀泵,用于耳内气球的充气。本发明的更复杂的实施例中包括多个合成射流产生孔以及振动、薄聚合物膜的堆叠。在本发明的一个或多个实施例中,提供新颖性的应用,用于产生静压力以充气或放气可充气部件(气球)。此外,为了听到声音的目的,声音可以被利用以充气或放气在人的耳朵中的可充气部件。
[0017] 在本发明的实施例中,还公开了折声(声音驱动式)泵送装置的设计、制造和工作机制。这个装置与目前使用在助听器和高端音频耳机中的类型的现有平衡电枢声音换能器结合工作。另外,这个装置还可以结合目前使用在耳机、耳机和耳塞中的类型的现有动圈式扬声器工作。本发明的装置充当空气泵以充气在听者耳朵中的可充气部件,并且还允许换能器执行其播放音频素材的常规功能。在通过创造性的折声泵充气时,可充气部件(膜泡或气球)在由创造性的折声泵充气时产生舒适的、可调的和可变的耳密封,并且与耳道合作以产生可变容积的谐振腔,用于音频的安全、舒适、充分响亮和高保真再现。
[0018] 根据接下来的描述和附图,可以更容易理解本发明的这些和其他方面。

附图说明

[0019] 为了便于理解寻求保护的主题的目的,在附图中说明其实施例,从附图中可见,在考虑结合如下说明时,应易于理解和若认识寻求保护的主题、其结构和操作以及许多优点。在附图中的元件并不一定按比例绘制,重点放在说明本发明的原理。在下面的描述中并且贯穿多幅附图,相同附图标记用来指示相应部件。
[0020] 图1a和1b描述合成射流的工作原理;
[0021] 图2a和2b描述已知的基于合成射流的泵设计;
[0022] 图3是公开的耳内装置的实施例的压力产生元件的示意图;
[0023] 图4是沿着频率范围说明由Sonion44A0300换能器产生的泵压力的曲线图;
[0024] 图5是沿着与图4相同的频率范围说明由Sonion44A0300换能器所需的电力的曲线图;
[0025] 图6是沿着与图4相同的频率范围说明Sonion44A0300换能器的效率的曲线图;
[0026] 图7是Duracell锌空气电池10的运行参数的再现,包括工作电压曲线;
[0027] 图8是本发明的实施例的原型的照片;
[0028] 图9是根据本发明实施例的单基板的声音致动泵的示意图;
[0029] 图10是根据本发明实施例的单基板式声音致动泵的示意图;
[0030] 图11是根据本发明实施例的单基板式声音致动泵的示意图;
[0031] 图12是根据本发明实施例的双基板式声音致动泵的示意图;
[0032] 图13是根据本发明实施例的双基板式声音致动泵的示意图;
[0033] 图14是根据本发明实施例的双基板式声音致动泵的示意图;
[0034] 图15是根据本发明实施例的充气模式中的气流歧管的非比例绘制表示;
[0035] 图16是根据本发明实施例的放气模式中的气流歧管的非比例绘制表示;
[0036] 图17是拆解后的折声阀的照片,以及零部件的标记示意图(为显示比例目的,还显示了美国一硬币的一部分);
[0037] 图18是图17中图示的折声阀的组装零部件的侧面示意图;
[0038] 图19是根据本发明实施例的拆解后的六层折声阀的示意图;
[0039] 图20是图19中图示的折声阀的组装后的零部件的侧面示意图;
[0040] 图21是类似于图20中图示的实施例的折声阀的组装后的零部件的侧面示意图;
[0041] 图22是类似于图20中图示的实施例的折声阀的组装后的零部件的侧面示意图;
[0042] 图23是根据本发明实施例的膜泡被驱动膜泡系统的侧面示意图,其中换能器由膜泡部分地包围;
[0043] 图24是根据本发明实施例的膜泡被驱动膜泡系统的侧面示意图,其中声音管完全由膜泡包围且换能器由膜泡部分地包围;
[0044] 图25是根据本发明实施例膜泡的被驱动膜泡系统的侧面示意图,其中换能器完全由膜泡包围;
[0045] 图26是根据本发明实施例膜泡的被驱动膜泡系统的侧面示意图,其中声音管和换能器完全由膜泡包围;
[0046] 图27是根据本发明实施例的膜泡被驱动膜泡系统的侧面示意图,其中换能器位于膜泡外侧;
[0047] 图28是根据本发明实施例膜泡的被驱动膜泡系统的侧示意图,其中声音管道完全由膜泡包围且换能器位于膜泡外侧;
[0048] 图26是根据本发明实施例的膜泡被驱动膜泡系统的侧面示意图,其中类似于图26的实施例,声音管和换能器完全由膜泡包围;
[0049] 图30是说明根据本发明实施例的连接到单个换能器的两个平面折声阀的侧面示意图;
[0050] 图31是说明根据本发明实施例的两个换能器和平面折声阀的堆叠的侧面示意图;
[0051] 图32是说明根据本发明实施例的折声阀交替设置的多个换能器的侧面示意图;
[0052] 图33是说明沿着高度范围的压力和容积变化的图形;
[0053] 图34是插入耳道内的本发明的实施例的图示;
[0054] 图35是类似于图34的图示;
[0055] 图36是本发明的实施例的示意图,说明耦合管在接收器和膜泡之间的使用;
[0056] 图37是图36所示的实施例的示意图,说明接收器组件的拆开;
[0057] 图38是根据本发明的可充气部件的圆环形实施例的两个照片;
[0058] 图39说明图38的圆环形实施例与声音管道的连接过程的一系列照片;
[0059] 图40是说明加压管的连接过程的一系列照片;
[0060] 图41是说明圆环配置的另一个实施例的示意图,其中声学驱动器完全地或部分地容纳在可充气圆环形膜泡内;
[0061] 图42说明了圆环形膜泡的实施例在耳道中的插入;
[0062] 图43为本发明的实施例的图示,显示了处于两个充气压力处的充气各膜;
[0063] 图44图示根据本发明实施例的包围在膜泡内的换能器和声音管道,声音管道具有沿圆周附近的线布置的端口式样;
[0064] 图45显示与图44中所示装置类似的装置,包括根据本发明实施例的声音管道的一部分附近的聚合物套管
[0065] 图46显示与图45中所示装置类似的实施例,包括空气入口管道;
[0066] 图47显示与图46中所示装置类似的实施例,包括环形空气囊歧管;
[0067] 图48显示与图47中所示装置类似的实施例;
[0068] 图49显示与图48中所示装置类似的实施例;
[0069] 图50显示与图46中所示装置类似的实施例,只有声音管道包围在膜泡内;
[0070] 图51显示显示与图50中所示装置类似的实施例,换能器也被部分地包围在膜泡内;
[0071] 图52显示类似于图50所示的实施例;
[0072] 图53显示类似于图49所示的实施例;
[0073] 图54显示类似于图50所示的实施例;
[0074] 图55显示类似于图54所示的实施例,具有多个空气入口槽;
[0075] 图56显示类似于图55所示的实施例,在声音管道的底部具有环形空气囊歧管;
[0076] 图57显示类似于图55所示的实施例,具有螺旋槽
[0077] 图58显示类似于图57所示的实施例,具有交叉螺旋槽;
[0078] 图59显示根据本发明的具有短的声音管道的实施例;
[0079] 图60是说明用于压力产生的有效波形的视图;
[0080] 图61是说明具有作为图示伴随波形的结果的平衡合成射流的移动隔膜的图形;
[0081] 图62是说明具有作为图示伴随波形结果的非平衡合成射流的移动隔膜的图形;
[0082] 图63a和63b分别地说明锥形孔和凸起漏斗的示意图的底部和侧面视图;
[0083] 图64是说明根据本发明实施例的圆锥形移动隔膜的侧视图;
[0084] 图65是本发明实施例的示意图;
[0085] 图66是类似于图65的实施例的示意图,包括止回阀;
[0086] 图67是根据本发明实施例的双换能器装置的示意图;
[0087] 图68是根据本发明实施例的具有同轴折声阀的装置的示意图;
[0088] 图69是根据本发明实施例的具有同轴折声阀的装置的另一个示意图;
[0089] 图70是用于本发明的实施例的自动插入机构的示意图;
[0090] 图71是显示在图70中自动插入机构的一部分的示意图;
[0091] 图72是根据本发明的两个换能器装置的实施例的示意图;
[0092] 图73是Sonion 44A0300双换能器的摄影描绘,Sonion 44A0300双换能器被连线使得一个换能器的极性可以相对于另一个切换;
[0093] 图74显示在Zwislocki耦合器中测量的对应于根据本发明实施例的异相地运行180度的两个换能器的声压级(SPL)差异,该耦合器模拟用户耳鼓处的信号;
[0094] 图75是根据本发明实施例的具有用于声音管道的可分开联接器的装置的示意图;
[0095] 图76是类似于图75的示意图;
[0096] 图77是类似于图75的示意图,具有短的声音管道;
[0097] 图78a和78b是显示在图75-77中联接器的可行实施例的视图;
[0098] 图79-83是显示在图75-77中联接器的其它可行实施例的视图;
[0099] 图84是根据本发明的实施例的双壁式可充气部件的侧视图和剖视图;
[0100] 图85是根据本发明的实施例的多管式充气部件的侧视图和剖视图;
[0101] 图86是根据本发明的实施例的多管式充气部件的另一个侧视图和剖视图;
[0102] 图87是显示根据本发明的实施例的用于连接到耳道内接收器(RIC)组件的膜泡组件的示意图;
[0103] 图88是显示根据本发明的实施例的用于连接器的膜泡组件的示意图,该连接器用于将膜泡组件连接到耳道内接收器(RIC)组件膜泡;
[0104] 图89是连接到图87和88的组件的耳道内接收器(RIC)装置的示意图;
[0105] 图90是耦合到图87和89的组件的耳道内接收器(RIC)装置的示意图;
[0106] 图91是根据本发明实施例的平衡电枢换能器的剖视图;
[0107] 图92显示类似于图91中所示的包括压力平衡端口的实施例;
[0108] 图93显示类似于图92中所示的包括在隔膜中的端口的实施例;
[0109] 图94是说明非对称波的图形;
[0110] 图95是说明类似于图94的但是反向的非对称波的图形;
[0111] 图96是类似于图93中显示的包括瓣阀的装置的剖视图;
[0112] 图97是根据本发明实施例的装置的截面示意图,该装置包括位于换能器背腔中的同轴折声阀;
[0113] 图98说明类似于图97所示的装置;
[0114] 图99说明类似于图98所示的装置,包括充气填充管道;
[0115] 图100是根据本发明实施例的装置的剖视图,该装置包括位于换能器背腔中的空间填充材料;
[0116] 图101是说明使用根据本发明实施例的背腔隔膜的横截面示意图;
[0117] 图102是具有根据本发明实施例的两件式声音管道的装置的横截面示意图;
[0118] 图103说明类似于图102显示的装置,包括聚合物套管;
[0119] 图104说明类似于图103显示的装置,包括空气入口管道;
[0120] 图105说明类似于图104显示的装置,仅声音管道被包围在膜泡内;
[0121] 图106类似于图105显示的装置,包括连接到换能器的声音管道;
[0122] 图107是说明根据本发明实施例的折声阀的八层的示意图;
[0123] 图108是显示在图107中组装后的多层的侧面横截面示意图;
[0124] 图109是图107的示意图,说明通过阀层的空气和声音;
[0125] 图110说明在单片中500个基板的阵列;
[0126] 图111说明图107的以图110中显示的片阵列形式布置的折声阀的八层;
[0127] 图112说明图111的粘合在一起的对齐的多片;
[0128] 图113说明切成单个折声阀的粘合的多片;
[0129] 图114说明根据本发明实施例的八层阀布置;
[0130] 图115说明根据本发明实施例的八层阀布置;
[0131] 图116说明根据本发明实施例的九层阀布置;
[0132] 图117说明在图114中实施的阀中的声压流;
[0133] 图118说明在图114中实施的阀中的气流;
[0134] 图119说明在图115中实施的阀中的声压流;
[0135] 图120说明在图115中实施的阀中的气流;
[0136] 图121说明具有折声阀的平衡电枢换能器,该折声阀反向操作以泵送空气到前腔中,从而在前腔和声音管道中产生正压力;
[0137] 图122说明折声阀,其反向操作以泵送空气进入平衡电枢式换能器的背腔;
[0138] 图123说明根据本发明实施例的连接到平衡电枢换能器的背腔的折声阀,平衡电枢换能器使用声学泵送能量移动来自从入口管道的空气通过折声阀,通过出口管38,进入声音管道,空气在声音管道中产生正压,以防止耳垢蒸汽的渗透;
[0139] 图124显示换能器,在其前腔上具有反向折声阀,在其背腔上具有另一个折声阀,背腔的出口连接到声音管道;以及
[0140] 图125说明了一种实施例,其中通过折声阀的操作而被加压的声音管道插入多孔材料的封闭聚合物膜泡中。

具体实施方式

[0141] 虽然本发明容许许多不同的形式的实施例,但在附图中显示并且将在此详细描述本发明的优选实施例,包括本发明的各个组成部分的实施例,应理解本公开内容被认为是本发明的原理的示例,并且不是意图将本发明的宽泛的方面限制到图示的实施例。
[0142] 参考图3-125,图示了各种实施例,用于将诸如声音之类的声学振动转换成静压力。这可以通过创造性的泵实现,该泵使用声学振动作为其动力源来输送空气或其他流体并且加压空气或其他流体。加压流体可用于通过一般由附图10指示的耳内装置以及其各个组成部分对膜泡进行充气。装置10被设计用于与任何尺寸和动力尺度的外部音源(如助听器、MP3播放器等)结合使用,。在整个下面的描述中,使用术语“装置”指示本发明的全部实施例,用于相似部件的附图标记在所有实施例中也一致。目的是为了阐明这样的部件在不同的实施例之间可以互换,除非另有说明。
[0143] 本发明一般由四个部件组成,包括换能器、折声阀、可充气部件和声音管道。换能器20由交流或直流的电源供电,以使用折声阀产生(在某些情况下是反向的)流体流。流体用来对安装在用户的耳道内的可充气部件30(又名膜泡)进行充气。声音管道40是用于引导来自耳道、可充气部件30或两者的声音、流体或两者/引导声音、流体或两者到耳道、可充气部件30或两者。
[0144] 接下来的详细描述被组织为采用为示例目的图示和描述的具体组合以其众多变化涵盖这些一般元件中的每一个以及附加和替换元件。然而,由于各个部件的众多实施例,存在在此没有具体讨论的这种部件的结合,但是其应被认为是隐含在本公开内容中的,并且由附后权利要求所包含。
[0145] 一般装置描述
[0146] 将在此进一步详细描述的图3显示用于本装置10的基本实施例的特定的布局。
[0147] 一般来说,响应于通过电缆50提供的电信号产生声音的换能器20可以位于可充气部件30(例如,膜泡31)外或被包围在可充气部件30内。如果在膜泡31内,塞绳26穿过膜泡31的一端,并且换能器声音输出通过声音管道40引导出膜泡31的另一端。在使用过程中,装置10插入用户的耳朵,塞绳26从耳朵出来和连接该装置到诸如助听器、手机、蓝牙 装置、数字音乐播放器或其他通讯装置之类的音频信号生成装置60。声音管道40的开口朝向用户的鼓膜(通常称为耳鼓)向下指向用户的耳道,声音管道40提供不被聚合物膜泡31中断的从换能器20到聚合物膜泡31的外部的直接路径。
[0148] 功率要求
[0149] 以本装置的工作实施例为基础的实验研究允许膜泡充气压力与换能器频率之比以及膜泡充气的动力效率与换能器频率之比的评价。例如,这些测量在用由折声阀产生的压力泵送的装置上执行,折声阀安装到由丹麦的Sonion生产和销售的双换能器(44A0300)的一半的背腔上。对于该装置的这个特殊的示例,作为由装置泵产生的作为频率的函数的压力的图的图4图示了约4000Hz处可产生最高压力。
[0150] 然而,也在图4中显示的峰值压力产生的条件不一定是用于装置操作的最佳频率,因为换能器在不同频率操作时通常获取不同量的功率。
[0151] 图5显示驱动这个特定装置所需的作为频率的函数的功率。
[0152] 虽然该装置可以在4000Hz左右产生最高压力(图4),但图5显示这个频率对应于功率要求中的局部最大值。期望在泵送处于最大能量效率时的频率处操作该装置,从而在诸如助听器或MP3播放器之类的电池驱动应用中获得有限功率的最佳使用。在产生的压力(图4)与需要的功率(图5)的最大比率处发现这个频率。这个比率与频率之间的关系曲线如图6所示。
[0153] 图6显示,在3000Hz左右操作该装置的这个特定实施例获得最大能量效率-即所消耗的每毫瓦功率产生的帕斯卡压力。这个结论仅在下述假设下有用,即在其最大能量效率频率处,该装置实际上可以产生足够高的压力以实现预期的应用。在该应用是在用户的耳朵中密封膜泡时,1kPa的压力是绰绰有余的。因此,发现3000Hz是用于该装置的参考实施例的良好的运行频率。
[0154] 通过比较,图6显示高能量效率也在测量的最高频率(8000Hz)处实现。数据趋势也表明,通过转到甚至更高的频率,可能会继续增加泵送效率,或至少在甚至更高的频率处可以保持同样高的效率。这个观察结果产生该装置的下述有吸引力的可能性,即该装置通过在非常高的频率(即超出可听范围)下进行操作以对用户的耳朵中的气球进行充气。然而,图4表明,至少对于所评估的特定的实施例,这可能不实用。由该装置产生的压力在高频率处下降,而且这种趋势表明在可听范围以上的频率处,该装置可能不能产生足以用于应用的压力。因此,这个特定装置应在3000Hz处运行以提供性能和效率的结合。
[0155] 最后,图4和图6显示,使用Sonion换能器,可行压力和合理功率效率在十分广泛的频率范围内实现,从低于100Hz到高至如8000Hz。其他换能器可以有更广阔的可用范围。这些数据表明,人们可以使用宽广范围的包括由助听器拾取的周围声音、谈话、音乐等等的声音生产有效装置泵送。在原型助听器装置上的试验表明,正常对话或以正常水平播放的录制音乐产生足够的压力以对膜泡进行充气并产生有效耳密封。
[0156] 电池寿命考虑因素
[0157] 对于使用由装置本身产生的声音对耳中的膜泡进行充气(如下所述)的本装置10而言,重要的是,对膜泡进行充气并保持其被充气所需的功率占可用电池功率的足够小的百分比,从而对装置性能不产生不利影响。作为一般规则,对于助听器应用,膜泡充气和膜泡的压力维护不应消耗多于约5%的可用电池功率。
[0158] 示例:锌空气电池,对耳后(BTE)型耳道中接收器(RIC)助听器上的耳装置供电。
[0159] 如图7所示的数据表用于在小的BTE型RIC型产品(5.7mm直径×3.5mm厚度)中使用的典型尺寸的助听器电池(由Duracell制造的 10号锌空气电池)。
[0160] 如图7所示的“典型放电曲线”呈现12小时期间施加的3000欧姆的负载阻抗,期间12小时休息。这表明助听器用户每天使用该装置12小时。该图表显示电池电压约为1.3伏,维持约180小时。在略多于200小时后的终点电压显示为0.9伏。这意味着,180小时的功耗是1.3×1.3/3000等于0.00056瓦或0.56毫瓦。这进一步意味着,超过180小时期间从电池消耗的能量约为0.00056瓦×180小时或约0.101瓦小时。
[0161] 应用本充气泵最多可以消耗可用电池能量的5%的原则,这应为约0.005瓦小时或5毫瓦小时。如果电池每天12小时为助听器供电,并且提供180小时服务,这将推断约15天的电池寿命。因此,该装置每天可以消耗约0.3毫瓦小时用于膜泡充气和膜泡压力维护。基于在以3.15千赫(如上所述是最大能量效率条件)运转的原型泵(即用如上所述的由折声阀产生的压力泵送的装置,折声阀安装到Sonion双换能器44A0300的一半的)上的测量,消耗约0.9毫瓦的功率能够产生稍微超过1kPa的压力,这将表明约1/3小时或20分钟/天的最大充气时间。
[0162] 每天12小时泵送20分钟(电池能量的5%的限制所允许的理论最大值)远远超过对本发明的膜泡(假设该膜泡为被静态地充气(低渗透性)的膜泡)进行充气并维持膜泡的充气膜泡所需要的泵送量,并且如在下面更详细描述的那样,折声阀与附加的止回阀一起防止泄漏
[0163] 1.换能器
[0164] 本装置10的实施例结合目前使用的助听器和高端音频耳机类型的如图91所示的现有平衡电枢声音换能器进行工作。本装置的实施例也可以与动圈式扬声器一起工作。本发明的换能器20既作为空气泵对听者耳朵中的可充气部件进行充气,又允许换能器20执行其播放音频素材的常规功能。在由本发明的折声泵充气时,可充气部件(膜泡或气球)产生舒适、可调和可变的耳密封,并且与耳道一起工作以产生可变容积的谐振腔音频,用于音频的安全、舒适、清晰发声和高保真再现。
[0165] 这种平衡电枢式换能器的工作对本领域技术人员来说是众所周知的。来自不同厂家生产的平衡电枢式换能器20的不同设计和不同物理实施例可以有不同物理布局的部件。然而,所有可行的平衡电枢式换能器将具有某些基本部件。这些基本部件包括用于产生声音的隔膜28,隔膜28机械地连接到平衡电枢21。使用永久电磁和使电流通过电线圈29产生的磁场的相互作用,电枢被电致动以产生隔膜28的振动。平衡电枢21和电线圈29位于隔膜28之后的背腔空间中。在隔膜28的相对侧的前腔与声音管道是连续的,音频通过声音管道离开换能器20。在此说明的本发明可以使用包含这些基本部件的任何平衡电枢式换能器产生,不管在特定的平衡电枢式换能器实施例中的这些组件的布局或布置的细节。此外,在此描述的发明的实施例可以使用动圈式扬声器而不是平衡电枢式换能器作为其音频和声音能量源。无论声音源是平衡电枢或动圈,这种装置的基本布局是相似的。在此显示的图示一般采用平衡电枢声源。
[0166] 在现有技术中,作为图92中示出的一个的换能器通常在内壳体44中具有小孔或端口56。内壳体44将隔膜前腔与隔膜背腔隔开。端口56允许背腔和前腔之间的气压平衡。在隔膜28一侧上超过另一侧的压力将偏置其振动并且修改(阻碍)其声音产生特征。压力平衡端口56提供小的物理路径,空气通过这种小的物理路径在前腔和背腔之间移动,因此平衡它们之间的压力。压力平衡端口56可以放置在内壳体44中的任何地方,包括在柔性各膜中,该柔性隔膜将隔膜28与内壳体44密封。
[0167] 合成射流
[0168] 在研究本公开内容后将理解,在一个或多个实施例中,封闭系统设置在孔周围或孔上,合成射流通过孔排出其流体射流。这种封闭系统(如膜泡在合成射流孔的一侧的膜泡和在孔的另一侧的包围空间(例如换能器壳体))可以包含如在膜泡中的由该装置泵送的流体,还包含该装置产生的静压力。在提供由该装置泵送的流体中,在合成射流孔边缘处或接近合成射流孔边缘,入口管道或进入端口可以提供源流体到合成射流。入口管道的另一端可以位于封闭系统的外部,合成射流将其流体射流排入该封闭系统中。
[0169] 通过该装置的使用,射流中的正压力和合成射流孔的侧面处的负压力两者可以被引导到或存储在封闭系统中,并且因此相互隔离。因此,累积的压力或真空可以被引导以进行工作。
[0170] 一些实施中存在的对基本装置的其他新增功能包括但不一定限于,覆盖合成射流孔的瓣阀和防止在合成射流泵不工作时倒流的止回阀。在合成射流孔上使用瓣阀或隔膜增强了由折声阀产生的正压力和负压力的分开,从而允许它们两者以更高的效率包含在分开的封闭系统中。
[0171] 基于运动合成射流孔的泵送
[0172] 折声泵送装置的一个特定实施例使用位于平衡电枢式换能器的移动隔膜或者动圈式扬声器的振膜的表面中的孔。当隔膜28来回振动时,在隔膜28中的孔61(参见图93的换能器20)产生一对合成射流,在该孔61的每一侧存在一个合成射流,如在图61中所示。孔61在给定方向的运动在相反的方向上产生合成射流。隔膜28以及因而孔的向上偏移产生向下进入换能器20的背腔的合成射流。同样地,隔膜28和孔的向下偏移产生向上进入换能器20的前腔的合成射流。
[0173] 如果驱动隔膜28的波形是对称的,那么两个合成射流(向上进入前腔和向下进入背腔)的强度将相等,如在图61中所示。关于质量传输和/或压力产生的净效应将彼此抵消,并且将不实现净泵送动作。如图62所示,非对称波形产生不对称合成射流,在移动孔的更快速或剧烈运动相反的方向上产生净流动或泵送。
[0174] 采用被接线使得如图94所示的上升波表示隔膜28的向外(向上)推动的换能器20,将会产生从前腔朝向背腔的泵送运动。图95显示相反的波形,强劲的向下拉动跟随缓慢的向上推动。这个波形将产生从背腔朝向前腔的净泵送动作。
[0175] 图93还显示入口端口52,入口端口52直接地将背腔连接到周围空气。如果该装置将作为泵进行运转,用于空气从外部通过该装置并进入用户的耳朵中的可充气部件30的净输送,则期望具有端口52。如果装置10将用来通过从膜泡中抽吸空气通过该装置并将它排出到外面而对主动耳朵中的可充气部件30进行放气(通过使驱动隔膜28的波形反向),则也期望具有端口52。
[0176] 入口端口52的位置和大小和隔膜28上的孔61(如果存在)的大小和位置影响声学阻抗和空气流动阻抗,所述声学阻抗和空气流动阻抗都分布到装置10。通过调整这些阻抗,能够控制通过装置10的声音和空气(压力)两者的流动。例如,期望由隔膜28产生的音频节目声音专地或至少主要地通过隔膜28的前腔传播,顺着声音管道40向下,并且进入可充气部件30(即朝向耳鼓)。因此,隔膜28中的孔61和入口端口52在可听频率范围内具有高的声学阻抗。实现高的声学阻抗的一个方法是使这些端口(52和孔61)非常小。关于声学阻抗的同样考虑因素适用于压力平衡端口56(在其存在时)。相反地,声音管道
40具有较低的声学阻抗。
[0177] 用于空气流动的阻抗的平衡影响作为泵的该装置的工作。如果隔膜中的入口端口52和孔61的空气流动阻抗平衡或接近平衡,则能够通过改变驱动隔膜28的的波形(如图
95所示)反转整体空气流动的方向。
[0178] 图96显示先前实施例的修改,其中入口端口52的内侧(隔膜背腔内的一侧)由瓣阀54覆盖。瓣阀54允许空气从外部流入背腔,但防止空气从背腔到外部的反向流动。瓣阀54产生空气流动的阻抗的极端不平衡,从而增强在前进方向(从外部通过装置进入可充气部件)上的泵送效率,但是代价是泵送动作不可逆。在瓣阀54位于合适位置的情况下,不可能反转波形以及主动向下泵送或者对膜泡31进行放气。
[0179] 同轴折声阀
[0180] 图97显示同轴折声阀22,其包括直径优选为几毫米的管道23。围绕管道23的周边钻有多个小端口或孔(一般1至6个孔)的环24。紧配合聚合物套管25放置在管道23的外侧上,覆盖孔环24。聚合物套管25在一端(A)处围绕管道23的周边固定到管道23,并在另一端(B)处开口。固定端和开口端(A和B)可交换而不影响装置的性能。
[0181] 同轴折声阀管道23的从换能器20的外部延伸进入周围空气中的端部开口。管道23位于换能器20的背腔内另一端封闭。
[0182] 注意图97的实施例在隔膜28中没有端口。然而,它在内壳体44中具有压力平衡端口56,允许换能器20的前腔和背腔的压力平衡。在这个实施例中,由折声阀22响应于由隔膜28的后侧在背腔中提供的声学致动提供泵送动作。同轴折声阀22泵送空气进入背腔并且增加其压力。空气通过压力平衡端口56泄漏,平衡前腔中的压力。由于前腔通过声音管道40连接到可充气部件30,膜泡还在前腔被加压时被充气。这个实施例的优点是,前腔和背腔之间的压力平衡导致在隔膜28上没有净压力,并且因此没有音频失真。
[0183] 图98显示先前实施例的微小修改,其中管道79延伸离开换能器壳体44的背侧以保持折声阀22。这样做的原因很简单,在商用平衡电枢式换能器20的紧凑地建造的壳体内可以有足够的空间来容纳同轴折声阀22。在图98中,同轴折声阀22的开口端仍连通周围空气和管道23中的端口环24,聚合物套管25位于延长管的体积内,并且这个体积是与换能器20的背腔连续的。
[0184] 回到图3,显示声音致动泵27(实际上是两个泵)结合到更大的总装置中。泵27用来对用户的耳朵中的膜泡进行充气并向膜泡音频节目素材。这与共同在审的’356申请中描述的装置的类型相似。
[0185] 由在示意图中显示为计算机芯片64的传统现有技术电子装置产生电信号。这个信号在所示的压力接收器65中产生机械振动。在附图中显示有两组接收器65和其他组件,每组用于用户的一个耳朵。接收器65是普通类型的电驱动式的声学驱动器(平衡电枢式或动圈式),用于在现有助听器、耳机等等中产生音频信号。然而,所披露的声学驱动器(接收器65)提供振动声压驱动到加压驱动泵送装置27。在’356申请中,公开了用于声音驱动折声阀的设计,这种折声阀既提供压力到在耳膜泡,还传输声音。这个装置采用振动平板阀、膜阀的顺序。在根据本发明的实施例中,声音驱动泵27在部分或整体地根据合成射流原理工作(以下进一步说明)。泵27的各种实施例可用,可以包括,例如,与阀座协作操作的隔膜。在这样的一个实施例中,声音泵27传递静压力以及相应于音频节目素材的声音至耳内膜泡。在另一个实施例中,泵27传递静压力,但阻碍相应于由驱动泵27的振动驱动器(接收器)65产生的噪声的声音传输,并且防止这种声音达到用户的耳朵。在这些实施例中,声学节目素材通过另一组声学驱动器(未显示)单独地提供。到这些其他声学驱动器的电信号由图3中的线14行和16表示。
[0186] 声音致动泵设计
[0187] 声音致动泵27通过长或短管道连接到压力产生接收器(声学驱动器)65。此外,入口端口52具有管道阻抗并且提供空气到声音致动泵27,出口管道41承载所产生的静压力以对耳内装置10的膜泡进行充气。在一些实施例中,承载从声音致动泵27到膜泡的压力的管道41结合惯量滤波器42以阻碍由压力产生接收器(声学驱动器)65产生的声音。图8是包括图3的压力产生元件的特定实施例的原型装置的照片。
[0188] 图9-14显示基于合成射流产生孔的声音致动泵27的设计。这或许是根据本发明的声音致动泵27的最简单的实施例。更复杂的设计趋向提供改进的泵送效率。然而,这些附图的实施例对研究是重要的,因为附图显示本发明的一个或多个基本原理。
[0189] 在图9中,音频信号装置60(声学驱动器),诸如助听器接收器,在近端密封到圆形基板34,圆形基板34的中心是加工过的圆锥形凹陷35,圆形基板34的底部是小孔36。来自信号装置60的振动产生到圆锥体35并通过基板34中的孔36的振动流。这给出合成射流效果并且在连接到加压系统(如膜泡)的出口管道38和出口管41中产生净压力。用于这个泵送系统的补充空气由入口管道37提供,穿过基板34并通过锥形35的侧面进入。
[0190] 此外,图10的装置与图9中的设计不同之处在于,图10的装置只是靠近于图2的罗和夏的装置中不存在的圆锥体几何结构中的孔36提供补充空气。此外,图2中的设计看起来是矩形箱形装置,孔实际上是沿箱的顶部的窄缝。相比之下,本泵27的一个或多个实施例是具有圆形孔结构的圆筒状。此外,由于空气入口没有与形成合成射流的流体物理地分开或隔离,图2的装置不是封闭系统。虽然图2中的装置能够产生作为致动器使用的流体射流,但其不能够产生例如对气球进行所需要类型的静压力。
[0191] 图10是声学致动泵27的不同实施例,其中入口管道37靠近基板34进入该装置。图11是该装置的另一个实施例,其中入口管道37在基板34的远端进入该装置并且从侧面提供补充空气,刚好经过孔36。具有显示在图9-11中所示的所有三个几何结构的装置已被构建,并发现在用声音致动时有效地泵送空气。此外可以额外地具有一个以上的入口管道,并且这些多个入口管道可以放置在列出位置的任何结合中,包括在给定的位置处的多个管道,诸如通过基板34的多个管道。
[0192] 图12显示声音致动泵27,其具有两个基板34a和34b,每个基板具有其自己的锥形35和孔36。入口管道37显示为通过近端基板34侧进入。已经构件包含三个或更多基板和孔的其他泵。发现将基板的数量从图9-11中的一个增加到图12中的两个或增加到三个增强了泵送效率。然而,增加基板的数量超出三个看起来不会导致泵性能的进一步改善。在多基板设计中,入口管道37可以进入第一基板34a的近端、在第一基板34a的锥形35中、在第一34a基板和第二基板34b之间、在第二基板34b的锥形35中、在第二基板34b的孔
36之外和其他位置。入口管道37可以进入几乎任何位置,从第一基板34a之前到刚刚经过最后一个基板34(Z)的孔36。此外,可以具有超过一个的入口管道,并且这些多个入口管道可以被放置在刚刚列出的位置的任意结合中,包括在给定的位置处的多个管道,如穿过相同基板的多个管道。
[0193] 泵送效率也可以通过在基板之间结合薄的隔膜39来提高。这个隔膜39包括偏离最靠近的基板34的孔36的位置的孔43(或多个孔)。隔膜材料本身可以不透空气,或者可以是半渗透材料,诸如膨体聚四氟乙烯(ePTFE)。图13-14显示两种形式的声学致动泵27,其中具有偏移孔43的ePTFE膜43位于近端(或第一端)基板34a和远端(或最后)基板34b之间。附图13和14的实施例的不同之处仅在于入口管道37的位置。具有隔膜阀的装置10的全部形式期望具有靠近隔膜43的入口管道。图13和14中的两个实施例以类似效率进行泵送。
[0194] 路由歧管
[0195] 为了便于插入和从用户的耳朵移除膜泡31,期望具有切换声学致动泵27的进入和压力输出的装置。这允许泵27在插入耳朵中时主动地对膜泡31进行充气,并且在从耳中移除时也主动地放气或者从膜泡31中泵送出空气。此功能可以以不同方式实现。例如,其可以通过操纵发送到提供声音能量到声学致动泵27的声学驱动器的电子波形信号来实现。反转泵送方向的另一种方法是在图15-16中显示的普通类型的路由歧管46。
[0196] 虽然用于使气体的压力驱动流反向的歧管46或阀并不新颖,但其如图15-16所示用于耳内膜泡的充气和放气的应用是全新的。通过切换机构47的致动,路由歧管46可以在充气模式(图15)和放气模式(图16)操作之间切换。
[0197] 安装在换能器壳体上的平板折声阀
[0198] 为了制作用于插入耳道的更紧凑的结果,构建了平板折声阀50,平板折声阀50安装到换能器壳体的侧面,使整体装置宽度增加0.4mm或更小。平板折声阀50的工作原理和实际操作无异于上面所述。然而,在此公开的装置具有安装在平衡电枢式换能器24的侧面上的紧凑结构的优势。包括换能器和折声阀50的整个装置足够小以装配在用户耳朵中,并且足够小以部分地或全部地容纳在膜泡31中。
[0199] 图17显示拆解的工作折声阀50以及组成部件的标注示意图的照片。为了提供比例的目的,在图像中还提供美国一角硬币。图18显示组装后的多层阀50的剖视图。阀50构建在平衡电枢式换能器24的侧面上,换能器24在其外壳45的中部中具有孔57。孔57是这个特定换能器20制造的副产品,并且其直接地通向换能器20的背腔。如果在特定换能器上不存在这样的孔来装配这种类型的折声阀,则需要钻一个孔。
[0200] 阀结构的层1是包含槽或缝51的板,当所有的层堆放彼此的顶部时,缝51将成为最终形成的阀中的空气进入通路。在槽51的封闭端是圆形终点55。层2是具有单个小孔53的板。在组装之后,孔53与换能器壳体45中的孔57以及空气进入通路的圆形终点55对齐。层2中的孔53是合成射流的孔,这是折声阀50的核心。这个孔小于换能器壳体45中的孔51,并且其小于空气进入通路的圆形终点55。
[0201] 平板折声阀的层3是刚性框架,具有由薄且柔性聚合物隔膜或膜58跨越的中间区域。在这个特定的装置中,膜58由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)构成。膜58可以由在已通过参考结合于此的’356申请中公开的任何聚合体材料构成,只要适合用作平板折声阀中的隔膜。膜58也可以是诸如薄金属箔之类的非聚合物薄膜或金属箔。膜58安装在层3的刚性框架的下侧,从而在组装后的装置中,柔性薄膜直接地放置在层2的板的顶部上。在个膜58上方是狭长间隙,间隙允许层4的底部下方的柔性薄膜58向上弯曲。在层3的隔膜58的中心切出瓣片54。在组装后的装置中,瓣片54直接地位于层2中的合成射流端口53上。层4是用于折声阀50的顶板或盖。此盖包含出口端口59,由折声阀泵送的空气通过出口端口59流出该装置。在显示的特定实施例中,这个出口端口59连接到出口空气管道
38,出口空气管道38可以用于将空气输送到膜泡中,用于充气。
[0202] 采用原型装置的实验表明,在折声阀不泵送的时间周期期间,通常希望防止空气通过折声阀向回泄漏而从充气膜泡中逸出,但是在折声阀不泵送的时间周期期间膜泡需要保持被静态地充气。为了防止空气通过折声阀向回泄漏,如在图19中所示,折声阀本身可以被设计为最小化泄漏,或者可以通过增加另外两层到图17和18的结构而将止回阀增加到折声阀。
[0203] 具有增加的止回阀62的折声阀50的拆解后的多层示意地显示在图19中。图20显示组装后的6层结构。
[0204] 层1到3与先前讨论的平板折声阀50中的前三层相同。层4是具有小孔63的板。孔63不在板的中心,但是沿其长轴接近板的两端之一。层5是刚性框架,类似于层3,在其下侧具有柔性隔膜58。然而,在层5中,没有瓣片,而是在隔膜58中有另一个小孔66,其位于该结构的与层4的板中的孔相反的一端处。层4和5包括止回阀62。层4的板的顶部和层5的膜的底部位于层4中的孔63和层5的柔性膜58中的孔66之间的接触区域包括止回阀62的密封功能。在结构的相对端处的在层4和5中设置孔63,66形成用于止回阀62的最大可能阀座,从而改善密封。最后,层6是具有空气出口端口59的相同盖板。
[0205] 如图21所示,围绕层2和4中的端口53和63提高边缘67改善柔性膜58在这些端口上的就座。这增加了折声阀50的泵送效率,并且产生用于止回阀62的紧密密封。图21显示,这可以通过增厚围绕端口53和63的边缘67实现。图22显示这也可以通过提高或凸出端口53和63下面的板来完成。这也提高端口53和63的边缘67并且产生希望的性能改善。
[0206] 图23-28显示安装在换能器侧面上的平板折声阀50可以与膜泡31结合的各种方式。这些附图显示没有额外止回阀的平板折声阀50。然而,如上所述,具有包括止回阀62的平板折声阀50的相同配置也是可行的。图23显示换能器20部分地由膜泡31包围的装置10。图24显示圆环形膜泡32,其中声音管道40和换能器20部分地包围在膜泡31中。图25显示具有由膜泡31完全地包围的换能器20的装置10。图26显示,其中换能器20完全地由膜泡32包围。图27显示具有完全地在膜泡31外部的换能器20的装置10。图28显示圆环形膜泡32,其中换能器20完全地在膜泡31外部。
[0207] 图29显示具有平板折声阀50的装置10的实施例,其中不存在空气进入通路。这显示换能器20完全地包围在膜泡31内,但是缺乏空气进入端口的其他实施例也可以由膜泡31部分地包围或完全地在膜泡31外部。
[0208] 在没有空气进入通路的装置中,至充气膜泡31的空气从耳道吸入,顺着声音管道40向下,进入换能器20的前腔,通过压力补偿端口56,进入换能器20的背腔,通过泵送折声阀50,并最后进入膜泡31。这个实施例的优势是使用空气压力来推动膜泡31进入用户的耳朵,产生良好的声学密封。
[0209] 用于增加压力输出的多个折声阀
[0210] 图30显示其中两个平板折声阀50连接到单个换能器20的实施例。
[0211] 在前腔上的折声阀50a转向以从外部泵送进入前腔,从而给前腔加压。这个压力通过补偿端口56泄漏到背腔中,从而提高背腔的压力。背腔上的另一个折声阀50b进一步提高压力并通过出口端口59将空气泵送出该装置。该装置能够产生比只存在于背腔上的单个折声阀更高的压力。具有两个折声阀50,第一阀增加换能器20内部的压力,第二阀远到出口之前增加压力。图30中的装置图示使用平板折声阀50。然而,这个同样布置也将与任何先前披露的折声阀设计(例如同轴折声阀22)一起起作用。
[0212] 图31显示能够将两个换能器20叠加在一起,折声阀50a位于这两个换能器20之间,并且附加的折声阀50b,50c位于第一换能器20a的前腔上和第二换能器20b的背腔上。
[0213] 这产生级联式压力增加。每个换能器和折声阀结合只能增加这么多的压力(约最多1kPa)。然而,通过如图所示的堆叠装置,第二换能器/折声阀结合以已被加压的空气开始。因此可以将压力提高得更高。操作如图31所示的装置时,需要协调两个换能器20之间的充气音调相位,以确保折声阀50全部在在同一方向上工作。此外,位于第一换能器20a和第二换能器20b之间的折声阀50a需要两个换能器的充气音调彼此同相。
[0214] 图32进一步说明换能器和折声阀堆叠的概念。可以构建任意数量的交替的换能器和折声阀以产生越来越高的压力。能实现的压力最终由部件的用于抵抗越来越大的压力的机械强度限制。
[0215] 在图31和图32中显示的装置已经打开声音端口,并且将因而趋向允许一定的压力,以从换能器和折声阀的堆叠中逸出。其他实施例可以阻塞部分或全部这些声音端口,以产生更大的压力。在空气向上进入换能器堆叠时,在图31和32中装置的实施例在补偿端口的流量和声学阻抗方面可以存在变化(例如,通过改变端口的大小)。这可以有助于防止装置10中的压力的回流。在诸如附图31和32的堆叠中的换能器20可以同相运行或以相位和幅度差的其他复杂结合运行,以从该装置产生不同的压力和声音输出。
[0216] 图31和32的装置说明交错的平衡电枢式换能器20和折声阀50。通过使折声阀和诸如压电隔膜或动圈式扬声器之类的其他声音产生装置(未显示)交错,可以制造类似的为压力产生、泵送和声音产生目的的堆叠装置。在这些情况下,压电隔膜或扬声器可以具有位于它们中或在其周围的小的补偿端口,以允许压力从前腔移动到背腔,反之亦然。
[0217] 2.可充气部件
[0218] 可充气部件30,或对图示实施例来说更具体地,膜泡31是本发明的关键部件。膜泡31可以包括几乎无限数量的形状、大小、颜色和材料(都在下文详细说明),提供多种功能,包括提供保持力、舒适性、可调节能力和紧密性。
[0219] 膜泡成分
[0220] 膨体聚四氟乙烯(ePTFE)或聚四氟乙烯(PTFE)是用于生产膜泡的优选材料,因此存在包括下述特性的组合:强度、重量轻(密度低)、可裁剪、透气性(通过控制孔隙度)、表面平滑感觉和低表面能量,这使得这些材料耐污渍和灰尘的积累。适用于膜泡生产的膨体聚四氟乙烯和聚四氟乙烯能够以不同厚度和孔隙度的片和薄膜的形式在商业上获得。一般来说,较薄等级的膨体聚四氟乙烯或聚四氟乙烯板比较厚等级的更好地用于膜泡生产。根据具体的定制膜泡设计和使用的制造工艺,开始薄膜材料的厚度通常小于10密耳,最好小于3密耳,最好是1密耳或更小。
[0221] 在递交本申请时,使用具有低的或可忽略不计的透气性的聚合物膜等级由膨体聚四氟乙烯和聚四氟乙烯薄膜生产膜泡已经取得最佳结果。这是因为,在使用中,保持由声学泵的动作充气的低的或可忽略不计的透气性的膜泡比保持多孔膜泡更容易。不过,多孔和因此更透气的膜泡能够实现耳朵舒适性和耳朵健康的声学特性和优势。这包括减轻如下所述的耳垢堆积。因此,本发明不排除在膜泡中使用更大空气渗透等级的ePTFE或PTFE薄膜。
[0222] 其它薄的柔性聚合物薄膜,包括聚酯薄膜、热塑性聚氨酯薄膜、芳香族聚氨酯薄膜和脂肪族聚氨酯薄膜也是优选的膜泡生产材料,由于它们具有强度、可扩展性、可加工性和低透气性。聚氨酯在静态充气时特别有用,非透气膜泡是期望的。根据具体定制膜泡设计和使用的制造工艺,开始的聚氨酯薄膜材料的厚度通常小于10密耳,优选小于3密耳,最好是1密耳或更小。
[0223] 膜泡形状的制造
[0224] 在用于同轴折声阀22或所公开的任何实施例的聚合物膜泡的制造中,有必要形成封闭的凸泡形状。在声音管道40刺穿膜泡的端部(多个附图)的实施例中,通过生产封闭的凸泡通常仍然很便于开始。声音管道40以后可以稍后向下插入膜泡中间,连接到膜泡尖端,并且覆盖声音管道的端部的膜泡材料然后切掉。因此,大规模生产可包括封闭的凸膜泡的制造。
[0225] 有些聚合物薄膜,ePTF和PTFE薄膜以及聚氨酯薄膜,可以支持平面内拉伸和膨胀而不破坏。这种平面内膨胀可能在材料内产生某种永久形变或变形,这种变形形变或在拉伸和膨胀作用力被移除以后仍然被保持。因此,膜泡可以通过在具有下述各种形状凸芯棒上拉伸聚合物薄膜、ePTFE或PTFE薄膜、聚氨酯薄膜而形成:球形、半球形、具有半球形盖的圆柱形、较细圆柱杆顶部上的球形、灯泡形(倾斜进入窄的圆柱形杆的近似球形顶部)。具有大的球根顶部和窄杆的膜泡形状,例如灯泡形状,提出的问题是,在没有拉伸、变形或破坏较薄膜泡杆的情况下,通过较薄膜泡杆移出芯棒的较大顶部。相信通过使用可充气芯棒(未显示)来解决这个问题。在这种方法的一个实施例中,充气芯棒是小的橡胶气球,橡胶气球被充气以将聚合物薄膜、ePTFE薄膜或聚氨酯薄膜形成合适的膜泡形状。橡胶气球然后被放气,从而橡胶气球可以很容易地通过形成的聚合物、ePTFE、聚氨酯膜泡的颈部移除。
[0226] 将聚合物薄膜拉伸成具有球根顶部和窄颈部的膜泡的另一种方法是使用具有期望形状的凹(阴)模(未显示)。聚合物薄膜在真空状态下被拉入模腔和/或在正的空气或气体压力下被吹入模腔。聚合物薄膜通过模具的狭窄颈部进入并且在球根模具形状中膨胀。通过在移除前使膜泡放气,膜泡的球根端部可以容易地移除通过模具的狭窄颈部。
[0227] 膜泡也可以在不对薄膜材料进行平面内拉伸的情况下由聚合物薄膜、ePTFE或PTFE薄膜或聚氨酯薄膜制造。这样做的方法之一是在凸芯棒(未显示)上使薄膜材料折叠或打褶。薄膜材料在芯棒的底部周围被聚集或握住,并且可以被固定到将限定膜泡的底部的金属或塑料环(未显示)膜泡。在这种制造膜泡的方法中,如果芯棒是可充气的也是有帮助的,并且因此可以通过放气很容易地从膜泡内移除。
[0228] 最后,膜泡的形状的形成可能涉及下述过程的组合:一定量的聚合物薄膜、ePTFE或者PTFE薄膜或者聚氨酯薄膜拉伸、某种折叠和打褶(特别是围绕膜泡杆和底部),并且固定膜泡的底部到环或轴环。环或轴环可以是同轴装置的声音管道的一部分,可以是可分开的联接器的一部分,或者它可以执行这两种功能,以及作为膜泡底部的连接。
[0229] 膜泡材料改性
[0230] 在薄膜是多孔材料的情况下,通过将涂层涂覆到薄膜的表面的或注入薄膜的多孔结构,生产本发明的膜泡的聚合物薄膜、ePTFE或PTFE薄膜或聚氨酯薄膜可以被改性。涂层和注入剂,包括聚合物乳胶涂料,特别是聚氨酯乳胶涂料和特别是溶于水的聚氨酯乳胶涂料是优选的。这些涂料可以自行使用或可以与其他填料、修改剂、颜料等等结合使用。例如,彩色聚合物乳胶涂料可用于彩色膜泡。或者,颜料或染料可能被添加到本色乳胶涂层材料以涂色膜泡。膜泡的着色是一种区分不同等级或配方膜泡的方式(在下文进一步的细节讨论)。膜泡材料涂料与附加材料(特别是滑石和气相)的结合可用于改变膜泡表面性质,以防止膜泡隔膜粘住本身和/或防止膜泡隔膜粘到用户的耳道。
[0231] 实验发现,由诸如具有聚氨酯乳液的ePTFE的多孔材料制造的涂层膜泡产生极好的膜泡特性,包括非常低的透气性。聚氨酯涂料被显示在填充时是有效的,以消除或至少减少大部分原始膜泡材料的孔结构的大小。使用混合有气相二氧化硅的聚氨酯乳胶涂料也被发现使膜泡具有优良性能,包括非常低的透气性。涂料填充在一些孔中并且减少膜泡隔膜中其它孔的大小。此外,通过电子显微镜成像,薄膜的表面显示具有气相二氧化硅的小锯齿形嵌入粒子。当两个这种膜泡的表面彼此接触时,气相二氧化硅粒子变为阻挡亲密的表面到表面接触,并且从而防止两个表面粘在一起。
[0232] 表面涂层可以在膜泡制造前被添加到聚合物薄膜、ePTFE或PTFE薄膜或聚氨酯薄膜。这可以使用传统喷涂或织物涂敷技术。可使用诸如丝网印刷和喷墨印刷的涂敷技术以在一些区域中将涂料涂敷到膜泡形成材料,并且在其他区域中不将涂料涂敷到膜泡形成材料,以在薄膜的不同区域中涂敷不同量的涂层。在该薄膜随后制作成膜泡时,这种工艺在膜泡材料的性能方面产生梯度或图案。涂敷到膜泡形成薄膜材料上的涂层中的图案,例如在膜泡表面上产生的同心环,可以用于集中、反射、折射、阻尼或以其它方式改变本装置中的声音。
[0233] 通过将膜泡浸入涂层溶液中或用涂层溶液填充膜泡,涂层也可以产生在以前形成的膜泡的内表面和/或外表面上。图案或梯度涂层图案可以通过这些技术产生,例如,如果充气膜泡的顶部或底部的一半浸入涂层溶液的时间与膜泡其他区域浸入涂层溶液的时间不同。涂层溶液可以放置在可充气膜泡的顶部或底部的内部,从而产生膜泡内涂层的图案或梯度。涂层溶液的浓度和膜泡材料暴露到在这种溶液的时间可以在浸入和和内部涂敷过程中变化以产生附加的图案化灵活性。
[0234] 静态充气膜泡的漏气
[0235] 以下计算确定静态充气膜泡的理论漏气率。特定示例性计算是用于由聚合物(聚苯乙烯和聚二烯或其氢化物的嵌段共聚物)构成的膜泡。这些计算也是已涂敷有 的膨体聚四氟乙烯(ePTFE)的膜泡以及由聚氨酯构成的膜泡或涂有聚氨酯乳液的ePTFE膜泡膜泡的行为很好的近似。在涂敷有 的ePTFE膜泡的情况下,比ePTFE的PTFE骨架有更多高的空气渗透性。假设通过 隔膜泄漏的气体等于总的膜泡壁厚(包括 和ePTFE)。这提供漏气的过高估计,并且从而是最坏的情况。
[0236] 用于评估所使用的膜泡的特点是直径为1cm的球形,壁厚0.1密耳(0.00025cm)。为两种内部压力(相对外界大气压力)100PA和1kPa进行计算。
[0237] 在一般情况下,为了输送气体通过聚合物:
[0238] J=P(dp/dx),其中
[0239] J是通过聚合物膜的气体通量,具有单位(气体体积cm3)/((隔膜面积cm2)(秒)),p是隔膜的气体渗透性,以及(dP/dX)是隔膜上的驱动压力梯度,x坐标代表在隔膜的厚度方向上的距离。
[0240] 对空气的渗透性是1×10-9((空气体积cm3)(隔膜厚度cm))/((隔2
膜面积cm)(秒)(厘米汞柱压力))[参考:K.S.Laverdure″Transport Phenomena within Block Copolymers:The Effect of Morphology and Grain Structure ″ Ph.D.Dissertation.Chemical Engineering,University of Massachusetts at Amherst,
2001.(K.S.Laverdure,“嵌段共聚物内运输现象:形态和晶粒结构的影响”,阿默斯特萨诸塞大学,化学工程,博士论文,2001年)
[0241] 如果内部膜泡增压是100Pa,则驱动压力梯度(dp/dx)≈(ΔP/ΔX)是295(厘米汞柱)/(厘米厚度),如果内部膜泡增压是1kPa,则驱动压力梯度(dp/dx)是2950(厘米汞柱)/(厘米厚度)。
[0242] 在内部膜泡增压是100Pa时,通过隔膜的合成空气通量J是3×10-7(空气体积3 2 -6 3
cm)/(隔膜面积cm)(秒),并且当内部膜泡增压是1kPa时,J是3×10 (空气体积cm)/
2
(隔膜面积cm)(秒)。基于1厘米直径膜泡的容积和表面积,这些计算表明在100Pa内部压力的情况下,膜泡将在12小时内失去其气体的约2%的,并且在1kPa内部压力的情况下,膜泡将在12小时内会失去其气体的约20%,这个时间期间是每天磨损的假设正常长度。这种计算是假设膜泡内的气压在整个过程中保持恒定的估计。对于100Pa发现的2%的损失,这是好的近似值,并且因而计算是相当准确的。然而,这种估计对于在1kPa情况下20%的损失是较差的,因为这样明显损失将明显减少膜泡的压力,从而减少用于进一步漏气的推动力。因此,在1kPa处的20%是最坏的情况评估。则会中计算对膜泡壁的厚度敏感。例如,对于100Pa,使壁厚加倍到0.2密耳,将气体损失率削减一半到1%。增加壁厚到1密耳(仍然是本发明的优选的可行膜泡壁厚)将所计算的损失百分比消减为十分之一。
[0243] 在折声阀用于定期终止膜泡中的压力的情况下,这种计算是最准确的。在这个情况下,通过间歇性使用折声阀(在此进一步说明),在0.1密耳厚度膜泡中保持1kPa的压力超过12小时,则该装置将需要在12小时期间内补充约20%的膜泡容积。这是极少量泵送并且将低于保持低于5%的电池使用所需要的每天泵送20分钟的近似最大值。
[0244] 本发明的膜泡的实际实验调查表明,在至少一天以及在某些情况下长达一个星期内没有明显的损失的情况下,膜泡可被充气并保持充气状态。
[0245] 大气压力对膜泡的影响
[0246] 可充气耳道密封装置,诸如本发明的装置,必须能够容忍外界大气压力的变化,而没有失去其密封性或导致使用者不适。例如,如果在他或她的耳朵中具有充气膜泡的用户膜泡迅速上升到高层建筑的顶部或在飞机中上升,所产生的大气压力的下降将使耳中的膜泡膨胀。耳中的膜泡的太多膨胀可能引起不适。相反,如果在他或她的耳朵中具有充气膜泡的用户从高层建筑的顶部迅速下降或在飞机中降落,所产生的大气压力的增加将减少膜泡容积。膜泡的过多收缩可能引起声学耳密封的损失。
[0247] 作为第一步骤,有必要确定充气膜泡在用户的耳朵中可能遇到的最大的大气压力变化。然后,需要设计膜泡和充气系统,以容忍这些大气压力变化,而没有所描述的类型的不适当的反作用。
[0248] 对于膜泡中的空气,pV=常数,其中p是压力,V是容积。这是理想气体定律的一部分,称为Boyle(波义耳)定律。其对于地球上的自然建立的压力、温度和湿度的范围内的空气有效。
[0249] 如果使Δp等于从最初压力值p的压力开始变化,并使ΔV等于膜泡从最初容积值V开始的容积变化,则pV为常数,并且我们得到公式:
[0250] pV=(p+Δp)(V+ΔV) (公式1)
[0251] 这可以重新布置以表明:
[0252] ΔV/V=容积部分变化=(1/1+Δp/p))-1(公式2)
[0253] 在公式2中,ΔV/V和Δp/p必然具有相反符号--即压力的正变化(增加)(Δp/p)会导致容积的负变化(减少)(ΔV/V)。此外,请注意--(100%)×ΔV/V给出由于压力变化而需要处理的充气膜泡的容积百分比变化(为正数)。
[0254] 图33显示在互联网上找到(参见http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Kinetic/barfor.html)的在使用大气压计算器构造的仪表中的大气压力与高度之间的关系区域。计算表明,在高层建筑中乘坐电梯不能解决有关膜泡收缩或膨胀的问题。例如,世界上最高的建筑是800米高,并且因此,当从底部(海平面)上升到顶部时,膜泡的容积将增加约8%。在美国和亚洲,在世界上的其他非常高的建筑物在500米的范围内,并且代表大约只有约5%的容积增加。欧洲最高的建筑是300米(类似于菲尔铁塔),并且这使膜泡容积变化约5%。
[0255] 商用飞机乘坐和上下高山的旅游对于膜泡中压力变化有更多的挑战。如图33所示,这种高度变化可能会导致在15%至25%范围内的膜泡容积变化。图34和图35显示本发明的在耳朵中的在其经历外界大气压力显著变化时的膜泡31。膜泡31像松驰的充气袋一样放在耳道中并且与相当长的耳道壁接触。在较低大气压力处(图34),膜泡31明显更大,因为膜泡31清楚地沿耳道进一步延伸。在更高的大气压力处(图35),膜泡31较小并且沿耳道延伸小一点距离。图34和35之间的耳道中的膜泡容积和位置的差异并不足够显著,甚至在膜泡容积变化25%(即,最坏情况模式)以导致使用者不适或破坏耳朵中的声学密封的情况下。
[0256] 用于本发明的膜泡的另一个议题是表面褶皱。在膜泡表面中的褶皱可能源于膜泡沿耳道表面的膜泡自然静止,耳道表面可能例如由于绒毛的存在而是粗糙的。膜泡表面还可能通过压花或其他机械或化学处理技术而故意地产生褶皱。膜泡壁中的褶皱的优点是,褶皱可以帮助膜泡响应于外部大气压力的轻微或中度变化而调节轻微或中等的容积变化。
[0257] 圆环形膜泡构造
[0258] 在图36和37中描绘的是示意地显示的“可充气圆环”。在此实施例中,插入到用户的耳朵中的可充气圆环形膜泡32由环形或圆环形可充气部件30构成,管道40延伸穿过环形中心的孔。通过圆环形膜泡32的中心的孔提供用于由声学驱动器(接收器)产生的声音通过密封在耳中的膜泡并且进入该密封和用户鼓膜之间的耳道的直接路径。
[0259] 在36和37附图中的实施例显示压力管道,其用于承载由这里讨论的声学致动泵27产生的压力以及用于通过电缆48输送进入装置10的音频信号的电线。所述电线提供驱动声学驱动器(接收器)的信号。电缆中的压力对耳机壳体49加压。耳机壳体49通过外部管道69连接到可充气圆环形膜泡32,外部管道69围绕内部声学声音管道40。该压力导致膜泡32在耳朵中充气,或者使用压力路由歧管46(如在此描述)通过反向压力而主动地放气,用于从耳朵中移出膜泡。
[0260] 图37显示,圆环形膜泡32可以从耳机中移除,用于清洗或更换(在此进一步详细描述)。这通过声音管道40的将耳机壳体69连接到圆环形膜泡32的部分之间的联接器70实现。中间管道当然是声音管道40,并且外部同轴管道69传送压力以对圆环形膜泡32进行充气。
[0261] 图38显示圆环形膜泡32的照片。图39显示连接膜泡32到耳机、连接声学声音管道40的第一步骤的照片。图40显示连接膜泡32到压力或充气(外部)管道69的第二步骤的照片。
[0262] 图41显示可充气耳内装置10的圆环形配置的另一个实施例。在这个设计中,提供音频信号的声学驱动器60完全地或部分地包含在可充气圆环形膜泡32中。
[0263] 膜泡充气音调
[0264] 所披露结构的所有实施例利用声音以对在用户耳朵中的聚合物膜泡31进行充气或保持最初可以由另一个外部装置产生的充气。对膜泡31进行充气的声音可以是节目素材本身,或者可以被设计以对膜泡31进行充气(放气)的特殊音调。到充气音调可能使用户不愉快的程度,在播放充气音调期间可以封闭声音管道40的端部。但是,这个特征只可能用于采用除声音管道40之外的用于空气进入的装置的实施例。例如,空气入口管道37或槽可以定位在声音管道40的外部。在没有空气入口管道37的情况下,用于对膜泡31进行充气的唯一空气源是通过声音管道40。在没有空气入口管道的情况下封闭装置中的声音管道40使得不可能对膜泡31进行充气。
[0265] 充气音调不一定使用户不愉快。可以通过调整设计参数和声音管道的直径和长度、端口位置、端口尺寸等等将基于合成射流的声音驱动泵送调整到不同频率。因此,装置10可以被构造以使充气音调或系列音调愉悦用户,并且可能成为装置的信号启动声音,类似于个人电脑、手机等等通常播放的启动音调。此外,充气音调可以位于用户听觉范围上或下的频率处。
[0266] 充气音调可以被编程到被特别构造以使用现有技术的装置中。然而,充气音调也可以由外部源提供。例如,在不包含录制的节目材料但仅拾取、放大和传输周围声音的助听器中,可以通过播放音调或启动声音顺序的外部装置将充气音调提供到装置10。这个外部装置可以采取小型、手持扬声器或声音发生器的形式,其作为启动装置10的过程的一部分保持到耳朵。
[0267] 将耳道变成可变捕获容积的谐振部件
[0268] 图42显示将可充气圆环形膜泡32插入到用户的耳朵的结果,这在鼓膜和密封圆环的聚合物隔膜之间的耳道空间中产生可变捕获容积。这种可变捕获容积类似于如在’356申请中描述的被驱动的封闭膜泡内的可变捕获容积,并且具有产生全面丰富声音的相同优势。通过使多余声音能量被吸收到鼓膜而不是膜泡,耳朵中的圆环形膜泡的配置还减少了鼓膜偏移。这里讨论的圆环膜泡充气的阻抗匹配方面涉及到这个特征。特别地,通过调整圆环膜泡充气并且因而调整其相对鼓膜背后空间(中耳)的阻抗,多余声音能量被吸引远离鼓膜。进入圆环形膜泡的这种多余声音能量的一部分然后传入耳道壁,用于通过公知的骨骼传导过程直接连通到耳蜗。圆环形膜泡的阻抗匹配和声音能量吸收方面也降低了由于人们自己的声音由于在密封耳道内的共振而引起的闭塞效应或轰隆声。
[0269] 因此,在此配置中,一定量的空气被捕获在可充气密封件和鼓膜之间的耳道中。穿过圆环形膜泡32中间的声音管道40和声音端口允许声音直接地从声学驱动器(接收器)传递进入耳道中的捕获容积。在此实施例中,声音管道既用来朝向鼓膜传递声音能量,又作为用于传递声音能量进入声音管道周围的膜泡空间的换能器。
[0270] 此配置有效地转变在’356申请中详细讨论的密封膜泡配置。如前所述,在这种密封膜泡配置中,声音被输送到密封膜泡32中,其在耳朵中形成谐振腔或可变容积。
[0271] 在本申请的圆环形配置中,声音传输到耳道中的鼓膜(耳膜)和环形膜泡32之间的容积。耳道中的空间因此变成具有可变捕获容积的谐振腔。此外,圆环形膜泡32允许耳鼓中的该谐振腔是可变捕获容积,因为可以通过调整圆环形膜泡32中的压力来调整膜泡32的位置和振动顺从性。这允许精确控制耳道中的子容积的声学特性和因而控制记在鼓膜上的声音。
[0272] 鼓膜是振动隔膜,具有由内耳容积提供的背压。可充气圆环形膜泡32也是隔膜,其响应于在耳道的捕获容积中转换的声音而振动。因此,耳道的捕获容积是由两个振动隔膜、鼓膜和环形膜泡32的表面封闭的谐振腔。通过调整圆环形膜泡32中的压力,可以调整机械顺从性。这影响到声音的哪个部分(幅度和频率)传递到膜泡32中而不是传递到鼓膜中。这种形式阻抗匹配的允许精确控制用户所经历的音量和音质。
[0273] 在替换或补充观点中,耳道中的谐振腔可以视为捕获容积,其顺从性地动作以将来自接收器的声学信号耦合到隔膜/膜泡。
[0274] 混合式耳模
[0275] 本装置10可以构建到传统耳模内部,在耳模中具有面对鼓膜的的至少一个隔膜窗71,装置的振动通过隔膜窗可以到达用户的鼓膜(耳膜)。在一些实施例中,耳模中的至少一个另外的端口允许可充气膜泡31被暴露到耳外部的周围环境。隔膜膜泡72的可变加压在常规耳模的情况中提供该装置的音频(可变阻抗匹配和可变谐振容积)和闭塞能力。常规耳模本身(不包括内部折声耳晶体)不能实现可变阻抗匹配和可变谐振容积特性。
[0276] 在图43中,显示处于两种充气容积水平处的可变压力隔膜72。由于隔膜的容积变化以提高顺从性,这将有助于最大限度地减少用户经历的闭塞量,同时增加传递到用户的鼓膜的外部声音的量。
[0277] 配制膜泡的制作
[0278] 如本文前面讨论,膜泡材料的物理性质影响耳中膜泡的性能。相关的膜泡材料性质包括厚度、面密度(每单位薄膜面积的质量)、拉伸模量、强度、弹性、透气性、表面疏水性或亲水性、储能模量、损耗模量、复合模量和机械阻尼系数。膜泡制造中使用的薄的聚合物薄膜材料的某些定向依赖性质(拉伸模量、强度、弹性、储能模量、损耗模量、复合模量、机械阻尼系数)可能随着平面内方向的改变而改变。换句话说,用于膜泡建造的聚合物薄膜就某些性质而言可以是各向异性的。聚合物薄膜就定向依赖的平面内性质而言也还可以是各向同性的。用于膜泡构建的聚合物薄膜就某些定向依赖的平面内性质而言可以时各向异性的,就其他定向依赖的平面内性质而言可以是各向同性的。
[0279] 这些聚合物薄膜性质的值和这些性质关于方向和在聚合物膜泡表面内的变化控制膜泡性能。从而被影响的性能方面包括声音到鼓膜的声学传播、耳道密封、耳道闭塞、佩戴舒适性、密封膜泡和耳道的密封部分的共振和可变谐振、声学阻抗。
[0280] 各种膜泡材料性能可以被选择(通过精心选择不同类型和等级的膜泡膜材料)以产生被定制以解决给定用户或病人的听觉问题的膜泡。例如,声音的传播和共振可以在用户具有最大听力损失的频率范围中被最大化。生产不同的预定膜泡配制膜泡以解决共同的听力问题,诸如在各种共同遇到的频率范围中的听力损失。这些膜泡配制膜泡通过颜色编码或通过在可分开联接器中关键代码而区分开,膜泡通过联接器连接到听力装置(包括换能器)的主体。只有合适的膜泡配制膜泡和声音管道组件才能将联接器装配在装置上。对于更不寻常听力需求,可以制造定制的膜泡以适合个人的那些需求。个性化的膜泡可以在它们的可分开联接器上分配独特的关于代码。因此,只有定制的膜泡配制膜泡才能适合具有独特听力或者耳健康问题的用户的听力装置。
[0281] 此外,膜泡31的不同部分可以被优化以选择性地增强不同功能。例如,膜泡背面(朝向耳朵的外部)可以被优化以阻止声音传播,从而提高隔离和避免反馈。膜泡的腰部(接触耳道的侧面)可以被优化以改善膜泡的密封功能,或为舒适性和耳朵健康提供一些透气性。膜泡的前部(朝向鼓膜)可以被优化以提高耳道内捕获容积的声学特性。在表面内的各种性质(弹性模量、透气性、弹性、阻尼等)具有梯度的单个膜泡执行寻求的全部或部分特定职能。
[0282] 生产定制膜泡材料的性能的和在膜泡表面上生产这些性质的定制梯度的一个示例方法是通过用改性剂涂敷或注入基础聚合物膜泡材料。这种工艺的特定示例是获得由半渗透聚合物材料形成的膜泡,并且将聚合物乳胶注入半透性结构,从而改变膜泡材料的密度、透气性、厚度及各种机械模量和系数。这种类型的注入可以在膜泡表面上的不同区域处进行到不同的程度,从而产生膜泡材料特性梯度。涂敷处理同样可以在膜泡材料的表面上变化,使性能相关的性质形成表面梯度。
[0283] 在基础膜泡材料是膨体聚四氟乙烯(ePTFE)且注入乳胶是水基聚氨酯乳液时,所描述的工艺已经取得了膜泡性质的有益改进。通过在膜泡的不同区域处以不同的程度将聚氨酯乳液注入膨体聚四氟乙烯膜泡,在膜泡表面上产生性能相关性质的梯度。通过控制用于处理膨体聚四氟乙烯的溶液中的乳胶颗粒的浓度,或通过控制膨体聚四氟乙烯暴露到处理溶液的长度,或两者,控制乳胶注入膨体聚四氟乙烯的程度。
[0284] 3.同轴折声阀在声音管道中的集成
[0285] 本发明的声音管道40可以基于装置10的期望的特性可以几种形式实现。
[0286] 声音管道40的壁中的一个或多个小端口或孔73在声音管道40的内部和聚合物膜泡31(或圆环形膜泡32)的内部空间膜泡之间提供路径。声音管道中的小端口或孔不仅可以作为用于基于合成射流泵的端口,如本文所述,而且允许声音进入膜泡。因此,膜泡中声音能量传递到耳道壁,增加声音的丰富性。
[0287] 因此,当换能器20产生声音时,合成射流的原理(在以上更多细节中描述),和当存在折声阀的其他工作方面时,包括瓣片、聚合物套管、入口端口等等,导致空气从声音管道40流动通过声音管道40的壁上的小孔73,并且进入聚合物膜泡31。这样,来自换能器20的声音能量可以用来对用户的耳朵中的聚合物膜泡31进行充气。
[0288] 在插入耳朵和充气的处理过程中,如图44所示,该装置从耳道吸取对膜泡32进行充气所需要的空气,顺着声音管道40向下并且进入膜泡32。此过程有助于拉动装置进入耳道,因为否则,已经在耳道中的空气将需要被加压(潜在地导致不适)或通风,以在耳道中形成用于膜泡32的空间。
[0289] 图44显示沿着声音管道40的圆周的线等距布置的6个端口73(每60度角一个)。这种特定的端口布置工作得很好,但其他端口布置同样工作,包括具有较少和更多数量端口的布置,以及两个或两个以上端口的环在沿着声音管道40的不同位置处围绕声音管道的布置。端口73的尺寸和它们沿着声音管道40的位置影响作为由换能器20产生的声音频率的函数的泵送效率。通过改变用于给定声音频率的端口73的的位置,或者通过改变用于端口73的给定位置的声音频率,也可以使装置的泵送动作反向,并且主动地放气聚合物膜泡32,用于从耳朵中移除。因此,采用固定配置的端口73,换能器20可以在需要膜泡32充气时产生一个音调(声频),在需要放气时产生另一个音调。
[0290] 如图44所示的装置使用单个换能器20以产生用于膜泡32的充气、以及膜泡压力的维护以及人们正在听的节目素材的声音。装置10具有允许从换能器20到用户鼓膜的通畅路径的优势,同时还收获能量以充气聚合物膜泡32。
[0291] 这项技术的其他实施例包括类似于图44所示的装置10,但是具有两个独立换能器(在此进一步详细讨论),一个用于产生用于对膜泡31(或32)进行充气的音调膜泡,和另一个用于用于用户的节目素材。在本案中,两个换能器都可以将其各自的声学输出送入共用声音管道40,共用声音管道40同时起用于膜泡31的泵送机构和用于节目数量到鼓膜的声音路径的作用。
[0292] 图45显示图44中显示的同轴结构的改进,其提高了装置10的空气泵送效率。在图示的实施例中,聚合物薄膜33的紧密配合套管覆盖声音管道40的一部分,该部分包括包含端口73的区域。套管33在位置A处使用气密密封件连接到声音管道40的外部。套管33在位置B处结束,但在这一点处不连接(密封)。
[0293] 如果将聚合物套管33的密封和开口端反向,即套管33在B处密封并在A处开口,装置10也将工作。如果套管两端33的两端A和B都开口,装置10也将工作。
[0294] 另一个可运作的实施例中,套管33的两端A和B都密封。在此实施例中,聚合物套管33具有一个或多个小孔或端口74。聚合物套管33中的这些孔74不与声音管道40中的孔或端口73对齐,并且它们不与任何空气入口管道(本文进一步讨论)开口对齐。
[0295] 然而,为了连续说明本发明,考虑套管33在A处密封和在B处开口的实施例。
[0296] 如在图45的横截面所示,聚合物套管33现在覆盖声音管道40的壁中的端口73。
[0297] 图45的实施例从声音管道40吸取对聚合物膜泡32进行充气所需要的空气。因此,当插入耳朵时,这个实施例从耳道吸引了空气进入膜泡32。
[0298] 图46显示同轴装置的另一个实施例,其中增加了空气入口管道37以允许从耳道的外部吸取空气,用于对聚合物膜泡31进行充气的目的。
[0299] 空气入口管道37具有在膜泡31的外部并在耳道外部的一端。空气入口管道37延伸到膜泡31中并且一直延伸到声音管道40的壁中的一个端口73的侧面。
[0300] 空气入口管道37的配置具有大量可行的设计变化。图47显示其中空气入口管道37连接到声音管道40的壁中的全部6个端口73的侧面中的实施例。当然,端口73的这中特定布置是说明性的,但不限制本发明。可以具有或多或少的端口73,并且它们可以以不同图案布置。
[0301] 图47显示空气入口管道37,其在声音管道40的底部处使用圆形歧管75以将用于每个端口73的单独的空气入口管道段76连接到主空气入口管道37,通向膜泡31的外部和耳道的外部。用于空气入口管道76的其他分支配置允许主空气入口管道37到达多个端口73,如作为本发明的一部分所要求的那样。图46和47说明入口管道76,入口管道76在声音管道40的壁部内延伸到它们与声音管道壁中的端口73相交的点。管道76也可以是连接到声音管道40的内部或外部表面的小管道。
[0302] 空气入口管道76不一定需要与声音管道40的壁中的端口相交。如图48所示,空气入口管道37可以使它自己的出口位于声音管道4的外表面上。在这种情况下,空气入口管道出口77位于围绕声音管道40的聚合物套管33下面,并且其位于声音管道壁中的端口73和套管33的开口端之间,位于图示中的位置B。
[0303] 采用图47中显示类型的或许多其他可行分支配置中的一个的空气入口管道歧管75,多个空气入口管道段出口77可以位于声音管道40的在端口73和聚合物套管33的开口端之间的表面中。
[0304] 图49显示同轴装置的另一个实施例,其中空气入口管道37的出口77位于声音管道40的外部套管33中,在聚合物套管33之下,在端口73和聚合物套管33的开口端之间。在这种情况下,分配入口空气的圆形歧管75位于空气入口管道出口77的位置处。空气入口管道出口77处的歧管75的特定实施例是在声音管道40的表面中的通路,该通路围绕声音管道40的周边延伸。这个通路由空气入口管道37供气,并且在聚合物套管33覆盖该通路时,该通路保持封闭的圆形歧管。然而,在聚合物套管33由于端口的合成射流而从声音管道40的外表面移开时,这个入口空气歧管释放入口空气。
[0305] 入口空气管道系统的设计特征(管道的长度和直径,入口空气入口和出口的尺寸、位置和数量等)控制对入口空气的流动的阻力或阻抗量。在由本装置的声学泵送产生的压差下,空气被拉动通过入口空气管道系统。这种泵送产生的压力必须足以克服入口空气管道系统中的管线阻力。通过平衡对入口空气的流阻和装置10的泵送特征,用于对聚合物膜泡进行充气(或用于保持充气)的空气源可以在来自耳道的空气(传递声音管道40)和入口空气之间适当地平衡。例如,期望使用耳道中的一些空气作为膜泡充气的一部分,从而在装置插入时不额外地加压耳道。然而,在膜泡充气(或保持充气)期间,不期望对耳道中空气进行猛烈的吸引,因为这将导致耳道中局部真空,这也使用户不舒服。通过调整空气入口管道的流动阻力,实现平衡,其中从耳道中获得的适当量的空气(最舒服),其余空气通过空气入口管道。
[0306] 如图44-49所示的所有的设计的实施例也可以以换能器20不包围在膜泡31中(参见图50)或换能器20仅部分地包围在膜泡31中(参见图51)的方式产生。这两个附图说明了一种特定的空气入口管道配置,其与不包围换能器20的膜泡31相结合或与部分地包围换能器20的膜泡31结合。但是,隐含地,所有可能的空气入口管道设计和所有可能的声音管道端口设计,都可以与不包围换能器的膜泡或仅部分地包围换能器的膜泡相结合。
[0307] 在其他实施例中,图52至图59,沿着声音管道40的外部的空气进入通过声音管道40的外表面中的一个凹槽或多个凹槽78行进。凹槽78由在声音管道40的外表面上的聚合物套管33覆盖。由聚合物套管33覆盖的凹槽78沿着声音外管道40的外部形成有效的空气入口管道37。
[0308] 图52说明一个实施例,其中显示在先前的实施例中的相同类型的空气入口管道37将空气发送到声音管道40的底部。空气入口管道37在点A处连接到在声音管道外部中的凹槽78,其中聚合物套管33在点A处固定到声音外管40的外侧。在图52中,膜泡31不包围换能器20。
[0309] 图53显示一个实施例,其中膜泡31包围换能器20并且空气入口管道37将空气发送到位置A,其中在声音管道40外侧的凹槽78在位置A处开始。
[0310] 图54显示类似于图52的实施例,除了在声音管道40外侧上的位置A处没有通向凹槽78的起点的空气入口管道37。因为,在此实施例中,膜泡31仅覆盖声音管道40,允许凹槽78的接近换能器20的端部刚刚突出超过位置A,向沿凹槽78的空气提供入口。
[0311] 图55显示类似于如图54所示的实施例,除了在声音管道40的外侧有六个凹槽78,凹槽78在刚刚超过位置A的位置处提供空气入口。其他类似于图55的实施例可以具有更少或更多的这样的凹槽78。
[0312] 图56显示一个实施例,其中在声音管道40的外侧中具有提供空气入口的多个凹槽78。多个凹槽78被供给来自在声音管道40的底部处的圆形歧管75中的空气,声音管道40又由空气入口管道37供给空气。
[0313] 图57显示类似于图56的实施例,在声音管道40的外侧中具有多个凹槽78,凹槽78在刚刚超过位置A的位置处提供空气入口。然而,在图57中,凹槽78是弯曲的而不是直的。在这个示例中,凹槽围绕声音管道40盘旋。
[0314] 图58显示类似于图57的实施例,除了现在存在围绕声音管道40盘旋的两组螺旋槽78。一组螺旋槽顺时针方向转动(右手螺旋),另一组螺旋槽逆时针方向转动(左手螺旋)。两套螺旋槽相互交叉。
[0315] 在图52到58的所有实施例中,在声音管道40的外侧中的空气入口凹槽78显示与声音管道40中的孔(端口)73相交叉。其他实施例中,在声音管道40外侧中的这些空气入口凹槽78在孔(端口)73之外终止,类似于图48中显示的实施例,或者在围绕声音管道40的周边的凹槽中终止,类似于图49所示的实施例。
[0316] 图59显示同轴装置10的一个实施例,其中声音管道40具有位于膜泡31内的开口端(位置C)。在这个实施例中,膜泡31用来沿着耳道向下朝向鼓膜传输声音。其中声音管道40以开口端位于膜泡31内的方式终止的任何实施例必须具有空气入口系统。在图52-58中显示的所有类型的空气入口系统都是可行的,声音管道40以开口端位于膜泡31内的方式终止,如图59中一样。而且,其中声音管道40以开口端(位置C)位于膜泡31内的方式终止膜泡的实施例可以具有仅包围声音管道40的膜泡(如图50所示),或者可以具有完全地或部分地包围换能器20的膜泡(参见图49和51)。
[0317] 可替换特征
[0318] 声学致动泵的波形控制
[0319] 供给提供声音以操作声学驱动泵送装置的声学驱动器的波形对泵送性能有很大影响。例如,图60所示的波形类型对于声学致动泵27的泵送特别有效。上升时间约为循环的5%左右,下降时间约为循环的95%。相比具有相等的峰-峰值的正弦波,这种波形从所得到的泵中产生约多30%的压力。这允许用于排气循环的相对快的隔膜运动和用于进气循环的相当慢的运动。这很像人使用手操作的壁炉风箱一样。
[0320] 通过调整波形,还可以引起不包含固定隔膜阀(在此描述)的类型的听觉致动泵27向后运行。因此,在这种情况下,如先前使用压力路由歧管显示的那样,可以使用电子波形控制以达到相同类型的泵送反转。
[0321] 也可以通过经由不同尺寸的入口和压力出口端口的使用操作阻抗而使声学致动泵27的泵送方向反向。然而,这种做法很少用于耳内膜泡31的充气和放气膜泡,因为其需要物理改变管道。使用压力路由歧管46(图15和16)或使用泵送方向的电子波形控制对于这个应用可能更方便。
[0322] 换能器阻抗压力反馈控制电路
[0323] 在使用折声阀22或50以加压可充气部件(如可充气膜泡31)时,可能期望能够检测所实现的压力并通过反馈机构调节泵送。这可以防止系统的过高或者过低的充气。折声阀22或50上的背压增加正驱动动泵送系统的换能器20的的压力载荷。换能器20上的压力载荷程度改变换能器20的电阻抗。因此,这种换能器阻抗的测量,提供扬声器负载的测量,并因此提供系统中的背压的测量。反馈电路随后可以用来检测和控制如通过换能器的电阻抗检测到的换能器操作,用于维护系统加压控制的目的。
[0324] 此外,在音频或加压换能器内部或外部使用压力传感装置(未显示)可以连接到适当的反馈伺服电路,实现可以编程的泵/压力调节。
[0325] 泵运行的机械反转
[0326] 正如本文所述,能够反转折声阀22或50的泵送方向的利用有一定的价值。其允许控制在可充气部件30中的压力水平,并且还允许膜泡31(或32)的主动放气和主动充气。实现泵送方向反转的两种方法披露在此,包括路由歧管46(图15和16)和发送到驱动换能器的波形的改变。
[0327] 反转折声阀22或50的泵送方向的第三种方法是机械地改变入口端口和管道的声学和静压力阻抗,以实现阀门的逆向流动操作。入口流动的适当限制和/或更改入口端口孔和管道对在折声阀22或50内使用的音频的声学阻抗导致流动在装置10内反向。这允许在充气和放气模式之间可变地切换折声阀22或50,而不使用路由歧管或类似装置。不限于这些方法,流动限制方法可以包括机械地减少连接到折声阀入口管道37的可锻铸管道的内径的装置,或者在不采用入口管道的端口的情况下,锥形尖端可以变化地进入入口端口孔以实现流动反转。因此,某种流动扰流器到入口端口或入口管道的应用可用于反转折声阀22或50的流动。
[0328] 移动孔
[0329] 图61显示在移动隔膜28中的孔61。隔膜28可以是刚性或弹性材料。如箭头所示,隔膜28垂直于自己的表面振动。振动是对称的,在图中由锯齿波表示。对称的正弦波会产生类似的结果。这将产生在两个方向上通过孔61的合成射流流体流动。例如,在隔膜28移动到右侧时,流体通过孔61移动到左侧,在左侧产生合成射流。在隔膜28移动到左侧时,流体通过孔61移动到右侧,在右侧产生合成射流。图61表示对称布置,其中两个相对的射流的影响互相取消。因此,这个对称布置对于泵送流体是没有用的。
[0330] 但是如果,系统的对称性被打破,两个合成射流之一会比另一个更强,装置10将在一个方向超过另一个泵送。图62说明打破对称并且泵送流体的一种方式是应用非对称波形到另外的对称装置。
[0331] 打破系统的对称性的其他方式,是使移动隔膜28中的孔61形状形成为像圆锥凹陷或升起漏斗中的一种,每种在一个方向上面对在另一个方向上不面对。这些实施例在图63a和63b中说明。
[0332] 在图64中,驱动隔膜28的振动的波形是对称的,但是孔61不对称。从左到右缩小并且集中流体流动的锥形产生到右侧比到左侧大的合成射流。为了提高泵送效率,还可以产生结合附图62和63的方法的实施例,即非对称振动波形和锥形孔形状。
[0333] 在这里显示和描述的示例,每一个都具有一个入口端口52、一个压力平衡端口56和隔膜28中的一个端口61。然而,根据本发明的实施例可以包括多个入口端口、多个压力平衡端口和隔膜中的多个端口。此外,根据本发明的其他实施例可以将压力平衡端口与隔膜中的端口相结合。在不同的实施例中,隔膜28中的孔61的位置可以变化以产生不同的泵送效果。例如,端口61在隔膜28的偏移更大的中心附近的定位比端口在隔膜28的边缘附近的定位产生更大的泵送效果。
[0334] 换能器隔膜中的孔
[0335] 图65显示一种实施例,其中在上一节所述的移动孔61用来将平衡电枢式声音换能器20转换成声音致动泵27。平衡电枢21连接到覆盖腔80的隔膜28,并且连接到出口端口59。在平衡电枢式换能器24的传统工作模式中,对应于声音的电信号致动平衡电枢21,平衡电枢21使隔膜28振动,从而从出口端口59产生声音。
[0336] 在图65所示的泵送实施例中,隔膜28具有小孔或孔61。在隔膜28由平衡电枢21致动时,孔61用作移动孔并产生合成射流。如果呈现图63(提供给换能器的非对称波形式)或64(锥形孔)显示的两种不对称情况之一或两者,则隔膜28的振动将产生不对称合成射流。如果在合适的方向上显示对称,则流体的净流量将流出出口端口59。期望在装置的壁中具有入口端口52,以在流体流动进入装置并且然后被泵出出口端口59时遵守质量守恒定律。
[0337] 通过使系统中的移动孔61的不对称条件(使锥形孔朝向其它方向或将非对称波形的相位改变180度)反转,装置10可以进行反向泵送。在这种情况下,入口将成为出口,反之亦然。因此,图65中的使用波形以产生对称的移动孔61的类型的装置因此是声音致动泵27,该声音致动泵27可以根据发送到换能器20的信号波形在任一方向上工作。这将产生用于充气膜泡31的充气和放气的泵送方向的有效反转。
[0338] 图65中的装置10的泵送效率可以通过将具有孔82的隔膜止回阀81添加到入口端口52或出口端口59或两者而增加。这种在入口端口52上具有阀81的布置显示在图66中。阀81在结构上类似于在前面描述的折声阀的一些实施例中使用采用覆盖孔63的柔性隔膜的结构(参见图18中的止回阀62)。
[0339] 在图66中,隔膜83具有偏离中心且不与入口端口52对齐的孔或孔口82。通过入口端口52的流入使隔膜83弯曲,并允许流体流过两个孔82和52。背压将隔膜83密封在入口端口52上,关闭回流。
[0340] 图66显示的实施例通过防止回流增加泵送效率,但还通过改变提供给换能器20的波形防止泵送方向的切换。
[0341] 双换能器
[0342] 图67显示使用两个换能器20的声音致动压力泵27的另一个实施例。由两个换能器所产生的声波在隔膜84(其可以是刚性或柔性的)上互相干扰,并且通过隔膜84中的孔85。通过操纵由两个换能器20产生的声音的单独的波形并通过操纵这些波的相对相位,可以使该装置产生从端口1到端口2或从端口2到端口1的压差驱动流体流。因此,图67的装置10表示用于使声音致动泵27的流动方向反向的又一装置。在这种情况下,通过在电学上改变(切换)提供到两个换能器20的波形实现这种反向。
[0343] 通过使用单一换能器也可以实现这种效果,单一换能器采用声音传送管道,声音传送管道被构造为优化隔膜孔处的从同一换能器隔膜(从换能器隔膜的一侧或两侧)发出的两种声波之间的相位和迎角差异。
[0344] 同轴折声阀泵和移动孔泵的结合
[0345] 如图68所示,膜泡通过换能器背腔中的同轴折声阀22和隔膜28中的端口61的结合,可以产生较大的正向方向(膜泡充气)泵送效率。图69显示大致相同的实施例,但是换能器的背腔添加了管状延长部79以容纳折声阀22。
[0346] 图68和69的结合同轴折声阀22和隔膜28中的移动孔61的实施例提供双声学产生泵送动作。同轴折声阀22总是在正向方向上泵送(膜泡31的充气)。隔膜28中的孔61需要非对称波形以在正向方向上泵送,并且因此,增强同轴折声阀22的泵送动作。隔膜
28中的孔61也可以具有圆锥形形状(本文在此进一步详细讨论)以在正向方向上进一步增强泵送。所有这些影响(同轴折声阀、隔膜中的端口、非对称波形、隔膜中的圆锥形端口)的结合可以被结合以产生最高的泵送效率。
[0347] 图99显示了一种实施例,其采用换能器背腔中的折声阀22,并出口管道86对圆环形膜泡32进行充气。在图99的实施例中,可以包括或也可以不包括压力平衡端口56、隔膜28中的端口61或两者。
[0348] 在这里所披露的各种实施例中,换能器背腔如同压力稳定箱一样起作用。在压力可以被转移到可充气部件30之前必须被加压。因此,减少换能器20的背腔的方法导致反应更加灵敏和高效的泵送装置。这适用于在此披露的所有实施例。
[0349] 图100显示了一种示例,其中换能器的背腔中的空间通过用空间填充材料87填充空的空间而减少。当然,这样做必须不干扰换能器20的工作(移动部件、电场或磁场)。
[0350] 图101显示减少换能器的背腔的另一种方法,即向背腔添加隔板88。这用基于隔膜28中的端口的泵的相对简单情况图示。隔板88在背腔中形成较小的分区,该子部分在换能器20的压力/泵送功能中使用。背腔的其余部分不参与泵送。如果平衡电枢21位于背腔的用于压力产生的隔开分区之外,则传动销必须穿过具有垫圈或密封件的背腔隔板送入,垫圈或密封件允许自由运动但防止压力泄漏。
[0351] 向背腔添加隔板的方法可以适用于任何在此披露的实施例。如果这样做,必要的是,这些阀门连接到或位于背腔的用于压力产生的较小隔开部分中。
[0352] 自动插入/收缩机构
[0353] 诸如声学驱动折声阀之类的加压机构的使用使装置在充气膜泡31的相同的位置处或附近以气动方式运行。在图70中所示的一个实施例中,采用压力加压线性致动器89,线性致动器89从保护壳体90或罩内开始移动充气膜泡31,并且将充气膜泡31轻轻地插入耳道,因此充气膜泡31被可变地充气。在来自加压装置的压力流动反向时,可充气膜泡31自动地放气,并且然后撤回到其保护壳体91中。此外,机电式或手动操作装置可用于实现此效用。
[0354] 如图71所示,致动器89可以包括分阶段充气和放气针阀92。在一个实施例中,致动器89具有气缸93,活塞94在气缸93中往复运动。此外,可折叠和可充气圆筒形套筒95可以由无孔膨体聚四氟乙烯织物或其它聚合物薄膜材料制成,其连接到气缸93的底部和活塞94的底部,用于在致动过程中密封缸的底部和活塞的底部之间的空间。此外,渐变直径针92设置用于控制流体(如空气)通过气缸93并进入延伸穿过活塞94的通道。穿过活塞94的通道包括用于接收针92的端口96,其中针92具有远端部97和近端部98,远端部97的直径小于近端部98的直径。
[0355] 在操作中,在加压流体从压力输送管道69(图70)进入气缸93时,活塞94移动以引导充气膜泡31插入用户的耳朵内。一旦活塞94的端口96围绕针92的远端97,则允许压力通过活塞94中的通道逃离气缸93。逃离的压力被用来在插入用户的耳朵内之前对可充气膜泡31进行充气。
[0356] 一旦可充气膜泡31将被放气并从用户的耳朵中移除,压力从气缸93通过压力输送管69(图70)被释放。这导致允许可充气膜泡31通过由活塞94提供的通道以及针92的远端部97和活塞端口96之间的空间放气。一旦可充气膜泡31被放气,则活塞94朝向针92的近端部98移动,由此可充气膜泡31从用户的耳朵中撤出。
[0357] 使用主动噪声消除以使膜泡的充气安静
[0358] 在此之前,显示用Sonion 44A0300双换能器构建的装置10的特定实施例在3千赫的频率处具有其用于泵送空气以充气在耳内的膜泡的最佳能源效率。在此操作频率处,装置10可以对耳朵中的膜泡31进行充气并保持在耳朵中的膜泡31的充气超过12个小时周期,在典型的助听器中使用不到5%的可用电池供电。但是,这样做需要初始和或许间歇以相当大的振幅(响度)使用约3千赫的充气音调。这种音调可能使用户不愉快。
[0359] 基于其他换能器和其他折声阀配置的其他实施例可以在某种不同频率处具有其最大的能源效率泵送。然而,所有这些装置将具有频率或频率范围,在该范围内中泵送是最有效的,并且这个音调在以足够影响膜泡充气的振幅(响度)播放时经常将有可能使用户不愉快。
[0360] 为了缓解这个不愉快的充气音调的潜在问题,本发明优选在装置10中使用两个换能器。在膜泡的充气期间,两个换能器的声学输出部分地或完全地异相,从而产生噪声消除(减少振幅)和/或音频偏移,从而使充气过程更少引起用户讨厌。
[0361] 如前面所述,本发明的实施例包括平衡电枢式换能器,搭配第二换能器。该装置从一个换能器的背腔中的声音振动产生压力,并且这个压力被用来对用户的耳朵中的膜泡31(封闭的或圆环形)进行充气。另一个换能器用来产生声音输出,其与第一换能器的输出在频率和振幅上匹配(在可能的程度)并且是180度异相。这样的布置在膜泡充气过程中使装置安静。
[0362] 对于此装置103,在正常助听(或其他音频)操作期间,两个换能器的一个可以关闭,另一个换能器可以向用户提供音频素材。这需要一种切换配置,其可以是机械或电子的,其中一个换能器被接通和关闭。也可以同相地运行两个换能器,并且因而在正常的助听器操作过程中加强彼此的信号。这需要一种切换配置,其可以是机械或电子的,其中一个换能器具有其反向的电输入(与膜泡充气的相位异相180度),并且然后向回切换(处于用于正常听音相位)。
[0363] 另一个示例是两个换能器装置,其中两个换能器的音频输出在膜泡充气过程可以异相地运行以使装置安静,但是其中从两个换能器的背腔将它们结合在正在工作的泵中。在两个泵工作以对膜泡进行充气的情况下,装置10将更快地对膜泡31进行充气。期望用于膜泡充气过程的应用快(小于20秒,优选小于10秒)且安静。
[0364] 使用两个换能器提供主动声音消除的装置可以对用户的耳朵中的膜泡31进行充气并可以泵送空气以保持充气,同时继续播放音频节目素材(助听功能、通讯、MP3音频等)。这样可以通过将音频素材信号叠加在两个换能器中的一个中的充气音调上来实现。另一个换能器只播放充气音调,但是180度异相。净效果是充气音调完全地或部分地消除并且音频信号保持不变。
[0365] 此外,在两个换能器装置中(本文前面所述),两个换能器都可以播放音频素材,音频素材可以是相同或不同的,但音频素材不是异相的,并且不会自己消除。同时,在每一个换能器中,叠加在这种音频素材上的是充气音调。然而,两个换能器播放彼此180度异相的相同充气音调,产生充气音调的消除或部分消除,同时来自两个换能器的音频素材被用户听到。
[0366] 图72显示两个换能器装置10的特定实施例的示意图。这个示例使用Sonion44A0300双换能器构造,其提供单个封装中的装置所需要的两个换能器。在图72中显示的特定示例使用该装置对圆环形膜泡32进行充气,但是靠近封闭(被驱动)的膜泡的相同双换能器方法的应用是显而易见的。
[0367] 如图73所示,Sonion 44A0300双换能器被连线以使一个换能器的极性可以相对于另一个可以被切换。为对密封的膜泡31进行充气,Sonion 4400的两个分接收器以相反极性串联而被驱动。这个动作减少了接收器管道中的如由用户听到的声音。一旦达到所需的充气压力,则充气信号被切换关闭,并且接收器部分与附加极性串联而被驱动。
[0368] 图73中的原型被构造和测量,从而确定并确认声音压力,其用于相对于呈现给助听器用户的声音压力进行泵送。图74显示在Zwislocki耦合器(近似用户的耳鼓处的信号)中测量的声压级(SPL)中的差异对于串联相减(Series Subtraction)布置来说为较低的30dB,串联相减布置对应于异相180度运行的换能器,其与换能器同相运行的串联相加(Series Addition)相反。此外,在两个换能器中的可用来产生泵送压力的任一个中的背腔声压级(SPL)比在主动消除充气音调的情况下用户经历的声压级高80dB。
[0369] 可更换膜泡和声音管道组件
[0370] 图75显示装置10的同轴实施例,其中膜泡32和声音管道40通过联接器100连接换能器20。如图76所示,这种联接器100允许膜泡31和声音管道40从装置10的包括换能器20的其余部分上分离。
[0371] 在正常使用中,膜泡32和声音管道40可能被污染以及可能需要清洗。可分离的联接器100允许膜泡31和声音管道40从装置10的其他部分中拆除以容易清洗。
[0372] 此外,膜泡31和声音管道40可能由于使用而变得磨损或可能会在用户处理中被损坏。可分离的联接器100允许损坏、磨损或弄脏的膜泡和声音管道组件移除并由干净的和/或新的取代。由于膜泡31和覆盖声音管道40的聚合物套管33的相对精密的性质,膜泡31和声音管道组件被设计为装置10的可抛弃部分。它被设计为定期地移除和用新的膜泡和声音管道组件替换。
[0373] 可分离的膜泡31和声音管道组件40的使用也可以与除了同轴装置10以外的其他泵送机构结合。例如,其可以与基于板中的孔的合成射流声学泵送装置结合,或者与在此描述的每一个其他折声阀实施例结合。
[0374] 在采用这种空气入口通路的实施例中,位于可更换膜泡31和声音管道组件40与换能器20之间的可分离联接器100将必然包括用于空气入口通路的连接件。图75中所示的实施例使用声音管道40的外表面中的凹槽78作为空气入口。该凹槽78具有通向位于可分离的联接器100和位置A之间的间隙中的外部空气的通路,其中聚合物套管33在位置A处开始。因此,在此实施例中,在不需要穿过可分离的联接器100的空气入口连接件的情况实现空气入口。
[0375] 图77显示了一种实施例,其中可拆除/可替换膜泡32和声音管道组件40包括以开口端位于膜泡32内的方式终止的声音管道。
[0376] 与和键机构的可分离的连接
[0377] 膜泡31(或32)和声音管道组件40可以制成不同大小以适应不同用户的耳道尺寸的自然变化。此外,通过定制膜泡材料的性能(强度、刚度、弹性、密度、透气性),可以产生不同的膜泡类型,例如,以适应具有不同听力或耳朵相关问题的听力辅助病人。
[0378] 因此,特别地在助听器应用中,膜泡31和声音管道组件40可以考虑类似于用于眼睛的隐形眼镜的方式。
[0379] 在图75和76中显示的可分离联接器的最简单的实施例是摩擦装配的平滑的一对同心环或短圆筒。第一外筒101装配在第二内筒102中,形成连接。如稍微在附图78-83中图示的那样,外筒101可以连接到可拆除膜泡31和声音管道组件40,而内筒102可以连接到换能器20和装置10的主体。另外,外筒101可以连接到换能器20和装置10的主体,内筒102连接到可可拆除膜泡31和声音管道组件40。附图中图示类型的联接器100可以通过构建刚性材料(如硬质塑料)的内筒102和柔性或弹性物质(如橡胶塑料)的外筒101实现。另外,图示的联接器100也可以通过硬质材料建造的外筒101和柔性或弹性材料的内筒102实现。此外,内部和外部筒101、102两者都可以是刚性材料或者两者都可以是柔性或弹性物质。
[0380] 将可可拆除膜泡31和声音管道组件40连接到换能器20和装置10的主体的联接器100可以是颜色编码的,以帮助用户选择合适的膜泡配制膜泡。在这种情况下,听力专家在配制装置时,将装置10的主体与特定颜色的联接器装配在一起,该特定颜色与适合用于特定病人的膜泡配制膜泡上的联接器的颜色相匹配。
[0381] 图78B显示用于可分离的联接器的“锁和键”识别系统的示例,膜泡31和声音管道组件40通过该联接器连接到换能器20。在可分离联接器的匹配表面上标记的图案必须匹配将进行的连接。不同的配制膜泡和声音管道组件在它们的那一半可分离联接器中将具有不同的图案。这些都需要由换能器匹配在该装置的固定主体上的联接器的另一半中的标记。固定在该装置上的联接器的一半将由配制医生确定并且将确保病人只使用合适的膜泡和声音管道组件。合适的配制膜泡和声音管道组件与用户的装置主体的锁和键匹配,也可以与先前所描述的联接器的颜色编码结合。这为用户提供方便的方法,以基于与故障安全机构相结合的联接器的颜色选择合适的膜泡,基于锁和键匹配以防止错误的膜泡连接。
[0382] 可分离联接器的锁和键方面可以用同心圆柱表面中凹槽的形状、间距和深度来实现,如图78b所示。实现这个锁和键机构的其他方式包括同心配件的大小和形状的变化。例如,联接器100可以由长方形、正方形、三角形、菱形、椭圆形或星形截面的同心管道构成。这些不同的横截面形状可以与图78b中显示的类型的凹槽或其他标记的图案结合。
[0383] 锁和键式联接器100可以通过摩擦保持在一起,如图78b所示,或者其可以包括附加的锁定机构。例如,一旦同心管道彼此穿过,则外管道可以围绕其周边相对于内管道扭转以锁定联接器。可替换地,联接器可以与同心管道的匹配表面上的螺纹拧在一起,其中螺纹的布置(如大小、间距、深度等)提供识别(即,锁和键机械)。
[0384] 所描述的两个或更多锁定和识别机构的不同结合是可行的。
[0385] 当结合从换能器的背面周围送入空气的空气入口管道的实施例与可拆卸的声音管道和膜泡组件结合时,则可分离联接器必须包括用于空气入口路径的馈通。
[0386] 图79显示内置到可分离联接器100的外部同心圆筒101的壁中的这种空气入口管道37。在这个示例中,空气入口管道37在圆筒形联接器100的平行于联接器100的圆筒轴线的壁中延伸。空气入口管道37还可以被放置在可分离联接器(未显示)的内圆筒102的壁上,并平行于联接器100的圆筒轴线运送空气。图80显示,穿过可分离联接器100的外筒101的空气入口管道37可以与内置在可分离联接器100的同心部分中的锁和键匹配机构相结合。空气入口管道馈通在可分离联接器100的内筒中的放置同样可行,以与联接器上的锁和键匹配代码结合。
[0387] 图81显示可分离联接器100中的空气入口馈通,其由联接器的内部部件的外表面中的由联接器的外部部件的内表面覆盖的狭槽或者凹槽实现。同样地,空气入口馈通可以由联接器的外部部件的内表面中的由联接器的内部部件的外表面覆盖的狭槽或者凹槽实现。
[0388] 图82显示可分离联接器100中的空气入口馈通,其通过匹配可分离联接器的内部部件的外表面中的凹槽和联接器的外部部件的内表面中的凹槽而实现。这种类型的空气入口馈通需要与耦合表面的锁和键匹配结合,以确保联接器的两个部件上的凹槽相互匹配。
[0389] 图83显示可分离联接器100中的空气入口馈通,其用在联接器的外部部件101的壁中的跨越联接器的内部部件中的管道的管道实现这需要使外部件101的内表面中的孔和内部部件102的外表面中的孔相匹配。实现在连接表面中的孔的匹配要求这种类型联接器需要与锁和键匹配机构相结合,这种锁和键匹配确保联接器的部件总是在相同方向上汇合。另一个实施例是空气入口馈通,类似于图83,但是其从联接器100的内部部件跨越至外部部件101。
[0390] 穿过如图77-83所示的实施例的空气入口管道37都图示为包括具有圆筒形截面的可分离联接器100。其他截面形状(长方形、方形、三角形、菱形、椭圆形或星形)的同心联接器是可行的。穿过图77-83所示的实施例的空气入口管道37可以以类推的方式扩展到用于可分离联接器100的这些其他截面形状。
[0391] 穿过图77-83中实施例的空气入口管道37显示为单个馈通路由(管道或通路)。这种类型的多个并行的馈通也是可行的,并且这些实施例用于其他附图中显示的类型的空气入口系统。
[0392] 补充泵送
[0393] 聚合物膜泡31的充气可以通过位于耳道外侧的外部装置机械地补充,该外部装置直接地位于耳朵外侧或者在连接装置10到外部电子装置(如数字音乐播放器)的塞绳上。
[0394] 这些外部泵送装置可以电子地或手动提供动力。空气通过例如图46中所示的空气入口管道37或通过将手动泵连接到聚合物膜泡31内部的单个管道注入聚合物膜泡31膜泡。
[0395] 用于装置10的补充泵送方法的示例包括注射泵(未显示)或注射泵概念的变化。可以为杆或球的活塞移动通过管道以压缩在其前面的空气。包含注射泵的压缩空气的管道连接到膜泡的内部,并且因而注射泵可以用于通过推或拉管道内的活塞而对膜泡进行充气或放气膜泡。
[0396] 用于装置10的补充泵送方法的其它示例包括隔膜泵(未显示),其中柔性隔膜被机械地加压以将空气挤出由隔膜包围的腔。该腔具有两个止回阀,其中一个止回阀在该腔被加压时打开以允许空气从该腔流向聚合物膜泡,另一个止回阀在压力下关闭但是在局部真空下打开并且因而在隔膜被释放时允许再填充该腔。
[0397] 用于装置10的补充泵送方法的其它示例包括包括挤压将膜泡连接到外部空气的管道自身膜泡。包含合适止回阀的管道然后以与在此描述的隔膜泵相类似的方式工作。
[0398] 补充泵送方法的还一个示例是在将膜泡连接到外面空气的管道上执行蠕动泵送运动。这种蠕动动作可以手动执行或通过电源驱动蠕动泵执行。
[0399] 聚合物膜泡31的充气、膜泡31的放气、以及在装置10的使用期间保持压力可以通过此处描述的外部方法、通过装置泵27的泵送动作或通过外部方法和泵送装置的结合来实现。例如,外部方法可以用于补充装置10的泵送,用于快速充气和放气,而装置泵的泵送动作在使用过程中保持膜泡加压。
[0400] 通过压力调节进行的反馈控制
[0401] 助听器中的耳道密封的损失可能导致不愉快的和有潜在危险的反馈,因为助听器扬声器和麦克风实际上紧密接近并且不再彼此隔离。本装置10的实施例优选地包括控制机构(未显示),其可以是基于硬件(电子)或基于软件的。当反馈控制被激活时,电子装置的增益被暂时减小。响应于这个动作,装置10被引导以增加其泵送动作,从而增加聚合物膜泡31的充气并提高耳道密封。反馈开始引起的这种压力增加然后减少装置接收器和麦克风之间的反馈耦合路径。
[0402] 双壁肋式膜泡
[0403] 图84显示用于聚合物膜泡31的可替换结构。在此实施例中,膜泡31是双壁的并且只有内壁103和外壁104之间的空间被声音致动泵27、外部泵或两者的结合的泵送动作加压。膜泡31的内壁103和外壁104之间的连接肋105允许双壁膜泡31保持其形状。在图84中,肋105显示为沿着膜泡31的长度纵向地延伸。然而,其它肋布置是可行的,包括围绕膜泡的周边延伸的横向肋、螺旋式肋等。
[0404] 肋105可以透气或可以不透气。它们的功能是在充气时设置膜泡31的内壁103和外壁104之间的距离,并且它们不透气以达到这个目的。肋105可以由透气材料制成或它们中可以有洞。肋105也可以由分离的柱布置代替,分离的柱固定双壁膜泡31的内表面和外表面之间的距离。
[0405] 由于双壁肋膜泡31中的充气容积极大地减少,装置10的这个实施例对使膜泡充气的泵送要求没有例如图36中显示的实施例那么迫切。包含换能器20的膜泡31的内部空间不需要加压。
[0406] 来自联接的可充气管道的多腔膜泡
[0407] 类似于图84的双壁膜泡31的实施例,其中所需的充气容积通过使膜泡的内部不被加压而最小化,图85显示通过将可充气聚合物管道106束在一起而产生的膜泡结构的示例。图85显示使用较少、较大直径的管道设置较厚的膜泡壁,而图86显示使用大量的小直径管道产生较薄的膜泡壁。
[0408] 这种结构需要圆形压力歧管,由折声阀产生的压力由此被分配到每个管状膜泡壁部分。在图85和图86中显示的示例是包围换能器20的膜泡。同样膜泡也可以结合到任何先前所描述的装置中,其中换能器在膜泡外部或由膜泡部分地包围。
[0409] 图85和86中的装置的可充气管状部分106可以通过粘合剂熔化溶剂粘接工艺横向地粘合在一起。可替换地,管状部分106可以沿其长度保持未被横向地粘接。在这种情况下,管道106仅在其两个端部处或在两个端部附近连接在一起。不被连接的管道的充气加固该结构并使膜泡31具有其合适的形状。
[0410] 膜泡31可以由至少六根管道106和至多二十根或更多根管道106形成。管106的数量最终受限于对于通过压力歧管分配空气流和压力到它们中的全部的需求。
[0411] 多音调耳密封测试
[0412] 已描述用于包括膜泡、硅胶或橡胶插入物的传统耳塞的两种音调耳密封测试:http://www.sensaphonics.com/lest/index.limil。这种方法可用于评估用本装置10获得的耳密封。在这种方法中,用户插入装置然后听较低频率音调(经50Hz为例)并接着播放的更高频率音调(以500Hz为例),并且然后在相同音量水平处一起播放。当两个音调一起播放时,如果用户在差不多的水平处听到他们两者,那么耳密封是好的。如果两个音调都在相同水平处或接近相同水平,则该装置需要进行调整以获得更好的耳密封。
[0413] 用于RIC型助听器的压力/电联接器
[0414] 图87-90提供用于膜泡组件的实施例的细节,该膜泡组件与先前本文涉及的耳道或RIC式助听器中的接收器一起使用。在这个实施例中,定位在助听器主体120(图89)中的信号处理电路111和泵109的输出通过输送电子和压力信号两者的连接管道113连接到接收器122(图88)和膜泡31(图87)。接收器122和膜泡31都插入用户的耳道中。
[0415] 同轴折声阀和声音管道结合的可替换结构
[0416] 图102显示替换先前附图中所示的声音管道的声音管道40。在此实施例中,声音管道40分为较大直径部107和较小直径部108两部分,较大直径部107连接到换能器20和装置的主体,较小直径部108朝向鼓膜延伸出膜泡31的端部。两个管道在其连接处彼此重叠。较小直径管道108安装在较大直径管道107内部,在外管107的内壁和内管108的外壁之间留下间隙110。间隙110在图102的实施例中执行与在以先前声音管道40中的圆孔或者端口相同的功能。为了保持间隙110,可能需要具有间隔物(未显示),其保持两个同心管道隔开所需要的小间隙。
[0417] 图103显示将首先在图45中显示的类型的聚合物套管33添加到图102的实施例。聚合物套管33在位置A处封闭(对声音管道的外部密封)并在位置B处开口。相比于图
102中的装置,增加聚合物套管33提高了图103中的装置的泵送效率。
[0418] 图104显示还为这个实施例增加空气入口管道37。一般地,前面所讨论的任何空气入口管结构都可以使用这种可替换声音管道40。例如,在声音管道可以有一个以上的空气入口管道。在声音管道中的空气入口管道的出口点可以从显示在图104中的位置(在声音管道的外部较大的部分的边缘中)变化到在两个管道之间的间隙中的或位于声音管道的任一部分的外表面上但在聚合物套管之间(位置A和B之间)的几乎任何其他位置。
[0419] 图105说明可用于不包围换能器20的膜泡31的可替换的声音管道40。可替换的声音管道40也可以与部分地包围换能器(未显示)的膜泡31一起使用。
[0420] 图106显示这种可替换的声音管道40可以与膜泡31和声音管道组件40与包括换能器20的装置10的主体之间的可分离联接器100一起使用。因此,声音管道40的可替换实施例可以结合到可拆卸膜泡31和声音管道组件40中。声音管道40的可替换实施例可用在用于听力装置和助听器的可更换膜泡和声音管道组件40。声音管道40的可替换实施例可用在用于听力装置和助听器的配制可更换膜泡和管道组件中,并且可以具有一种颜色编码或键编码联接器,以防止错误膜泡用在该装置中。
[0421] 压力释放和安全装置
[0422] 作为用于防止膜泡的过度加压和耳中的潜在爆裂的安全特征,用于由用户慢慢地或迅速地移除膜泡中的压力(例如,通过使盘状的压力释放阀破裂)而排放膜泡中的压力的许多方法优选用于本发明的实施例。其他安全特征包括:对膜泡或膜泡和声音管道组件的限定,如果它们变为从耳内音频装置分离,则允许它们从耳中移除。所有这些先前披露的方法和装置可以应用于本公开内容中所描述的新的实施例。
[0423] 可制造性增强的折声阀
[0424] 本申请的图17至19中显示的平板折声阀50的实施例包括由不锈以及粘合到一些不锈钢层的的塑料薄膜层加工而成的部件。为了以降低的成本大量生产折声阀的目的,希望具有由容易且快速地制造和组装的部件制成的平板折声阀50的实施例。
[0425] 图107显示了八层组件的层结构,其在如图108所示堆叠在产生声音的腔或容积之上时形成折声阀50。在这个示例中,所述腔是平衡电枢式换能器(Sonion 4000系列)的背腔,并且第一层折声阀中的孔套在换能器壳体中的0.25毫米的组件孔或端口(图17和18的换能器壳体45中的孔57)上上。
[0426] 这种结构的多个层可以由宽范围的材料制成,如钢、不锈钢、、其他金属、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰胺(尼龙)、聚酯、聚乙烯、高密度聚乙烯、聚四氟乙烯(PTFE)、膨体聚四氟乙烯(ePTFE)、含氟聚合物、聚酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯醚(PPO)、聚砜(PSU)、聚酰亚胺、聚苯硫醚(PPS)、聚苯乙烯(PS)、高抗冲聚苯乙烯(HIPS)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚烯、塑料、工程塑料、热塑性塑料、热塑性弹性体、 共聚物或嵌段共聚物。所述层也可以由这些材料的混合物或复合物或者这些材料的已添加填料、改性剂、着色剂等等的形式构成。该结构的不同层可以由相同材料或不同材料构成。
[0427] 作为示例,在图108中显示的装置的形式可以由PET塑料制成。在图107中显示的多个层的特征如下:
[0428] 层1:材料PET;入口腔/通路盖;外形尺寸0.04×2.5×5.0毫米;0.25毫米孔。
[0429] 层2:材料PET;具有入口瓣阀腔的入口通路;外形尺寸0.04×2.5×5.0毫米板;0.3毫米腔;0.1毫米通道;0.2毫米孔。
[0430] 层3:材料PET;阀座/合成射流/入口瓣阀腔;外形尺寸0.04×2.5×5.0毫米;3毫米腔;0.14毫米合成射流孔。
[0431] 层4:材料PET;阀瓣片隔膜;外形尺寸0.0009×2.5×5毫米;两个0.2×0.2毫米瓣片。
[0432] 层5:材料PET;入口阀座/孔及部分出口瓣片腔;外形尺寸0.04×2.5×5.0毫米;0.3×0.3毫米瓣片腔。
[0433] 层6:材料PET;入口/出口管道端口和主出口瓣片腔;0.3×2.5×5.0毫米;0.4毫米管道端口;0.3×0.3毫米瓣片腔;0.2毫米通路。
[0434] 层7:PET;出口通道;0.04×2.5×5毫米;0.2毫米通路。
[0435] 层8:PET;出口通道盖;0.01×2.5×5.0毫米。
[0436] 图109追踪通过图108的折声阀的各层和通路的空气流动。为了清楚起见,这在未组装的层上显示。当然,流动只能在层如图107中所示的那样堆叠时发生。实心、单头箭头指示空气流动方向。虚线、双头箭头指示声学振动(声音)方向。图108和109的结构实际上是双折声阀,其包含串联布置的两个折声阀。遇到来自入口管道的空气的第一阀(层3-5的顶部)反向操作,其中声音压力吸引空气通过孔。第二阀(层3-5层的中部)以正常的方式操作,其中声音压力推动空气通过孔。第一折声阀的输出变成第二折声阀的输入。
这种串联布置相对于单个折声阀增加了该装置的压力输出。
[0437] 选择附图108和109的多个层中的通路的长度和横截面以及孔和瓣片大小以优化装置的性能。特别地,这些选择控制声学阻抗、对空气流动的阻抗和跟随通过该结构的不同的路径的声波的相位关系。根据这些选择,这个双折声阀可以被优化用于较大空气流动或更高压力产生或两者的某种组合。这些设计参数也影响双折声阀如何作为声音频率的函数进行操作。该装置被优化以在在期望用途(例如助听器或听音乐)中通常遇到的声音频率范围内产生足够压力和空气流动。
[0438] 图108和109的层式折声阀结构被设计为允许高效、大规模生产。如图110所示,2.5×5.0mm矩形层可以放置在材料(例如PET或PEEK塑料)片上的矩形阵列中。8.5×11英寸材料片将保持高达4730这种基板。其他尺寸的材料片将保持阵列中设置的不同数量的这些基板。如图110所示的基板的整个阵列可以由一系列高效流程产生。例如,高分子材料可被丝网印刷或喷墨印刷以在释放层上形成这些图案。可以通过由化学蚀刻跟随其后的平版印刷工艺生产所述图案。也可以用受激准分子(紫外线)激光或其它激光切割工艺通过激光微加工生产这些图案。可以在商业规模上非常有效地进行激光微加工,并且激光微加工形成一基底,可以通过该基底将折声阀层的阵列生产在PET、PEEK或其他材料(包括塑料和金属)中。
[0439] 图111-113图示生产附图108和109的折声阀的许多组装复制品的制造过程的示例。使用由电脑化模板驱动的受激准分子激光器,八层结构的给定层的内部结构(图108)但不是围绕每个基板的2.5×5.0mm框架,被插入PEEK塑料片(膜)上的矩形阵列中。依靠所需的层厚度将折声阀的不同层的片产生在不同厚度的塑料片上。通过这个过程,将包含特定层的结构的许多复制品的片制造成阵列。阵列图案和尺寸对于折声阀结构(图108)的所有不同层的片都相同,从而在所有八层以正确顺序并合适地对齐堆叠时(图111),功能结构在片中对齐。基板的堆叠片通过加热、溶剂焊接激光焊接、粘合剂或一些其他措施彼此粘合以生产图112的结构。特别利用紫外光固化粘合剂或预涂有粘合剂的塑料片,通过加热、辐射或移除背衬层。
[0440] 一旦包含基板的全部片粘合在一起(图112),使用激光切割出围绕每个折声阀的框架,同时切割穿过片的所有层。这产生完整的折声阀(图113)。可替换地,激光可用于划线或穿孔但不完全切断围绕每个折声阀的框架,使折声阀保持连接在片中,便于操作。然而,可以通过沿着激光切割划线或穿孔破开而容易将折声阀的这些片分成单独的折声阀。这个过程也可以在材料卷上进行,材料卷是在连续过程(而不是在刚才所描述的片的批处理)中被激光加工和粘合的。
[0441] 放在声源(如平衡电枢式换能器的外壳)上的这个折声阀结构的层1的下侧可以用于粘合剂的涂层制成。这种粘合剂在如上所述的多层折声阀结构的整个制造过程都保持非活化。层1的下层的粘合剂可以通过加热、辐射或去除背衬层而被活化,并且一旦被活化,则允许整个组装后的折声阀粘合到声源。
[0442] 多个折声阀可在相同分层堆叠式基板布置中生产。它们可以以并联或串联或并联和串联连接的结合进行布置。图114显示基板的8层系统,在如图108堆叠时,产生具有设置成两对的四个折声阀的双-双折声阀。这两对布置中的每一对是由图108中类型的正向阀跟随反向阀的串联布置。通过这种双-双折声阀的声学压力和空气流动分别地在附图117和118中图示。这两个反向-正向对以根据该结构中的空气流动阻力的调整可以主要是串联或者主要是并联的方式布置。这是因为在附图114和117中的两个反向-正向阀对在换能器壳体中的各个孔的上方,连接到共同的。就空气和静压力可以流动通过连接两个反向-正向阀对的这个背腔这方面来说,这些对的连接具有并联特征。然而,如果孔流动阻力被调整以尽量减少通过换能器的背腔的空气流动,则两个反向-正向阀对的连接与第一阀对的输出主要是串联,第一阀对的输出输入第二阀对的输入。这是图117中所示的情况。
这种主要串联配置是可取的,因为其提高了最终的输出压力。
[0443] 图115显示,基板的8层系统在如图108中那样堆叠时产生具有串联的六个阀的三重双折声阀。通过这个三重双折声阀的声学压力和空气流动分别显示在附图119和120中。当阻抗被调整以限制通过换能器背腔的空气流动时,每个交互反向和正向阀的空气流动和压力输出以串联方式向彼此输入。如图117所示串联放置折声阀提高了系统的压力输出。
[0444] 存在多种实施例,其中缺少包含用于每个合成射流孔的一个瓣片的层4,并且合成射流在无瓣片的情况下操作。也存在多种实施例,其中瓣片出现在孔的下游侧,用于反向的合成射流折声阀,但是在正向操作的合成射流折声阀上没有瓣片存在。也存在多种实施例,其中瓣片出现在孔的下游侧,用于正向操作的合成射流折声阀,但是在反向操作的合成射流折声阀上没有瓣片存在。
[0445] 图116显示了一种实施例,其允许多折声阀系统(在这种情况下为三重-双折声阀系统)根据单个声源(平衡电枢式换能器的背腔中的单个孔)进行操作。图115中的实施例的第一层由两层取代,形成具有9层的整体结构。这些层中的第一层包含定位在单个声源上的单个孔。第二层是将这个声源分配到三个反向-正向双折声阀的狭槽歧管。在对第二层的槽歧管中空气流动的阻抗很高的情况下,这个实施例保持三个反向-正向折声阀对的主要串联连接。
[0446] 用于防止在耳内装置上堆积耳垢(耵聍)的折声阀
[0447] 耳内装置上的耳垢堆积是一个老大难的问题,其会弄脏助听器、耳机和其他耳内助听装置的换能器和其他机械和电子部件。耳垢可作为蜡状固体也可作为蒸气状态存在于耳道中。这个耳垢蒸气可以渗透耳内装置的部件(例如耳道中的接收器、RIC、助听器),如不直接接触耳道的内表面的声音管道的内部和平衡电枢式换能器的内部结构。耳垢蒸气随后可以凝结成固体,从而污染耳内装置的内部结构。耳垢蒸气污染也是置于耳内的电子产品和其他结构的问题。这种耳垢污染是听力装置和其他耳装置发生故障的主要原因。
[0448] 在这项专利中披露的任何实施例中的折声阀可以用来通过在换能器的前腔中和声音管道中产生正压力而减少或消除耳内装置的耳垢防污,这种正压力防止耳垢蒸气的渗透。由折声阀或多个阀泵送通过耳内装置(其可以包括助听器的主体)并最终通过耳朵流出的缓慢空气流也可以将这种蒸气冲出耳道,并减少耳道中和耳内装置的外侧上的耳垢。这种冲刷还可以降低可能使佩戴者不舒服的热量和突发性的大气压力变化的影响。这个冲刷过程中需要使用允许少量流动的空气逸出的耳尖(ear tips)或耳密封。此处描述的各种耳内膜泡提供这种可以允许少量空气逸出的平缓的耳密封的示例。此外,基于从声音中产生压力的折声阀的这种主动压力、耳垢冲刷系统可以适用于打开在耳道(RIC)听力装置中的结构接收器,因为流动空气可以逸出耳道。小通风口可以设置在封闭的结构耳尖中,用于逸出压力、耳垢蒸气、潮湿的和加热的空气。
[0449] 减少生产耳垢的正压力和缓慢的空气流可以使用一系列折声阀实施例来实现。图121显示具有反向操作的折声阀50的平衡电枢换能器20,该折声阀50反向操作以将空气泵入前腔,从而在前腔和声音管道40中产生正压力。图122显示折声阀50,其反向操作以将空气泵入平衡电枢式换能器20背腔。该压力通过将背腔与前腔分离的补偿端口56,并且因此加压前腔和声音管道40,以防止耳垢蒸气的渗透。图123显示连接到平衡电枢式换能器20的背腔的折声阀50,其正使用声学泵送能量以移动来自入口管道37的空气,通过折声阀50,通过出口管道38并进入声音管道40,在声音管道40中产生正压力,以防止耳垢蒸气渗透。与图123类似的实施例是可行的,其中折声阀50清理前腔而不是背腔。图124显示换能器20,其具有位于其前腔上的反向的折声阀50和位于其背腔上的另一个折声阀50,换能器20的出口59连接到声音管道40。这两个折声阀50工作以在前腔和声音管道40中产生正压,以防止耳垢蒸气的渗透。大量其他的单个和多个折声阀配置是可行的,它们使用声学能源以泵送空气进入换能器前腔和声音管道,以产生将耳垢蒸气保持在外的正空气压力。在所有这些实施例中,入口空气源必须在耳道的外部或必须通过管道或其他运输容器连接到外面空气。
[0450] 图125显示了一种实施例,其中由折声阀50的操作加压的声音管道40插入诸如膨体聚四氟乙烯(ePTFE)之类的多孔材料的封闭聚合物膜泡31中。这产生通过膜泡表面流出的恒定空气流动,其防止耳垢蒸气的渗透。图125只显示一种可行的折声阀50布置;可以产生图121-124中的任何布置和许多其他布置以对多孔膜泡进行充气,用于产生正压力和向外的空气流动,以防止耳垢蒸气的渗透。图125显示连接到声音管道40的端部的多孔膜泡31。这种多孔膜泡也可以部分地或完全地包围换能器20的主体,而且还具有由一个或多个折声阀50的操作产生的正压力和正空气流动。此外,在图125中的膜泡可以由在声音管道40的端部上的较小的或许平坦的盖代替,该盖是透过或在很大程度上透过声音的,并且渗透气流。适合作此用途的材料的示例是膨体聚四氟乙烯(ePTFE)。
[0451] 应当强调的是,本发明的上述实施例,特别是任何“优选”实施例,是仅仅为了清楚地理解本发明的原理而提出的实施方案的可行示例。在实质上不背离本发明的精神和原理的情况下,可以对本发明的上述实施例进行许多变化和修改。所有这些修改意图被包括在本公开内容和本发明的范围内,并且由附后权利要求保护。
[0452] 在上述描述和附图中提出的内容仅以说明的方式提供而不是作为限制。虽然已经显示和描述特定的实施例,但对于本领域技术人员而言,在不背离申请人贡献的广义方面的情况下,显然可以进行多种变化和修改。在基于现有技术以适当角度观察时,所寻求的实际保护范围意图限定在接下来的权利要求中。
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