听力保护装置的制作方法

听力保护装置
1.本发明涉及用于例如降低用户体验到的声音强度的耳朵保护。
2.暴露于高强度噪声可能对人的听力造成损害。当一个人经常暴露在嘈杂的噪声中时，破坏性影响会增加。在极端情况下，经常暴露于嘈杂的噪声中可能导致噪声引起的听力损失。因此，为了保护人的听力，有必要减少嘈杂的噪声的影响。由于人们越来越意识到例如来自工业来源的嘈杂的噪声的破坏性影响，现在对使用耳朵保护的人员有各种行业要求。在许多情况下，人员例如在操作噪声大的机器时可能暴露于嘈杂的噪声中。广泛使用的一种常见的噪声保护形式是耳塞；其降低进入人耳的声音强度并且因此减少高强度噪声的破坏性影响。
3.常用的耳塞主要有两种：无源耳塞和有源耳塞。无源耳塞同等地衰减所有级别的声音强度，即，无论存在何种声音强度，它们都提供统一的衰减水平，例如，降低20db。无源耳塞以各种形式出现，包含：泡沫、硅、带凸缘的和定制模压耳塞。无源耳塞通常插入用户的耳道中。无源耳塞使用耳塞本身的材料来衰减通过它的声音。当入射声音通过耳塞时，声音被耳塞的材料衰减。一些声音将通过耳塞传播，并从耳塞传出到用户耳道的空气容积中，在那里声音将被用户检测到。声音的强度将降低，并且因此对用户听力的损害的风险可以减小。
4.如果它们被正确地插入，那么由无源耳塞提供的固定衰减水平相对较高。因此，无源耳塞的用户通常必须定期将其取出，以便与同事进行口头交流。取决于噪声水平，与必须重复取出和更换耳塞相关联的不便可能导致在某些情况下降低对佩戴耳塞的要求的顺应性。
5.另一方面，有源耳塞通常包括与耳塞外侧上的麦克风和耳塞内侧上的扬声器结合使用的无源耳塞。有源耳塞通常收听耳塞外部的声音，并且接着通过扬声器以降低的强度将其重放给用户。有源耳塞可以采用控制电路来在不同的时间或不同的频率施加不同水平的衰减-称为
‘
自适应衰减’。一些其它系统含有检测入射声音并产生异相信号的电路，所述异相信号破坏性地干扰入射声音，从而在入射声音传播到用户耳道中时降低入射声音的强度，这通常被称为“主动噪声消除”。有源耳塞的一个缺点是，由于其电气组件，它们通常相对昂贵。另外，由于需要不断地监视和重放检测到的声音，有源耳塞通常具有相对高的功耗。
6.本发明旨在解决或减轻以上概述的问题，并且根据第一方面，提供一种用于插入哺乳动物受试者的耳道中的装置，其包括：
7.主体，其具有延伸穿过其中的声音路径；
8.声音路径中的张紧膜，其包括至少一个波纹；和
9.可调节构件，其被布置成抵靠膜以调节膜的张力并且从而改变声音路径的声学响应。
10.通过要求保护的张紧膜和可调节构件的布置，可以控制通过声音路径的声音，例如声音的衰减。通过衰减声音，装置可降低声音的强度，并且因此可有助于降低个人听力受损的风险。这是因为当将装置插入个人的耳道中时，声音被装置衰减，从而使通过耳塞传播
并且从耳塞中传入用户耳道(并且到达用户耳膜)的风量的声音的振幅低于在未插入装置的情况下在用户耳道的风量中传播的声音的振幅。
11.可通过改变膜的张力来调节由装置提供的声音的衰减。可以调节可调节构件施加在膜上的力以改变膜的张力，从而改变装置对声音的衰减。这允许改变由装置提供的声音的衰减水平。举例来说，使用装置的个人可降低由装置提供的声音的衰减水平以便与同事进行口头交流，或者使用装置的个人可在进入具有更高振幅的噪声的环境时增加由装置提供的声音的衰减水平。
12.申请人另外认识到，在没有提及的波纹的情况下，与当可调节构件不与可调节膜接触时提供的衰减水平相比，当可调节构件首先接触膜时，由装置提供的衰减水平将基本上增加并且此后将快速增加，即使是很小的移动。申请人已经认识到，期望能够使提供的衰减水平更平稳(例如，提供的衰减水平没有大的改变)并且更逐步地变化以允许对由装置提供的衰减进行更精细的控制。
13.申请人另外认识到，通过实施包含至少一个波纹的张紧膜，可实现对由装置提供的衰减的这类更精细的控制。当可调节构件接触膜时，由于可调节构件施加在膜上的力，波纹典型地(至少部分地)被拉伸，并且对于给定的施加力，可观察到膜的张力的较小增加。因此，与没有任何波纹的膜相比，当可调节构件接触膜时，由装置提供的衰减水平可更逐步地增加。
14.在一组实施例中，波纹包括脊部。在可能重叠的一组实施例中，波纹包括凹口。取决于膜的定向，相同的波纹可以描述为脊部或凹口。优选地，脊部在膜平面上方的最大高度或凹口在膜平面下方的深度在0.02mm至2mm的范围内，例如0.1mm至1mm，例如0.3mm。
15.在一组实施例中，波纹布置在可调节膜上，使得可调节构件不接触波纹。可调节构件可通过向膜的另一部分施加传递到波纹的力来使波纹变形。
16.在一组实施例中，可调节构件被布置成在膜的几何中心接触膜。在其中膜为圆形的实施例中，波纹可布置在膜上，与膜的几何中心的距离在膜的半径的30％至90％的范围内。
17.在一组实施例中，波纹是圆形的并且以膜的几何中心为中心。
18.在一组实施例中，可调节膜包括多个波纹。不同的波纹或者多个波纹内的波纹的不同子集可以具有不同的形状和大小。然而，多个波纹都可具有相同的形状。
19.申请人设想了一种特定的布置，其中多个波纹包括圆形脊部的子集和圆形凹口的子集，它们可以以膜的几何中心为中心。各种圆形凹口和脊部将具有各种直径，并且因此可布置在距可调节膜的几何中心的各种距离处(即，位置)。
20.每个圆形脊部或凹口都可被描述为波。这些波优选地连接成使得膜的曲率没有突然改变而产生应力增加的点。这可通过交替布置圆形凹口和脊部来实现，例如，如果最内圆形波纹为凹口/负波，那么第二最内圆形波纹为脊部/正波，第三最内圆形波纹为凹口/负波等。在一组实施例中，膜的中心为平坦的。
21.虽然膜可包括任何数量的波，但在一组实施例中，膜包括至少三个波。优选地，膜具有三个波。在一组特定的实施例中，最内波和最外波为
‘
正’波，其延伸高于膜的中心(即在使用中朝向声音的入射方向)，而中间波为
‘
负’波，其延伸低于膜的中心(即在使用期间远离声音的入射方向)。当声音入射到膜上并且可调节构件接触膜时，正波可充当
‘
铰链’以
产生中间负波的移动。
22.在其中膜包括多个波的实施例中，波的尺寸可变化。举例来说，膜的中心上方或下方的高度，和/或每个波的径向范围(宽度)可变化。在一些实施例中，波的高度和径向范围(宽度)可取决于波与膜的几何中心的距离(即位置)。然而，每个波的高度和每个波的宽度可相同。
23.波可在形成的圆的整个圆周上具有均匀的横截面区段。然而，这不是必需的，并且实际上申请人已经认识到波不具有均匀的横截面可为有益的。更具体地，在一组实施例中，所述或每个波在其上包括多个周向间隔开的扰动或
‘
涟波’。这类扰动可减少波中的应力并且允许波在受到振动时更自由地移动，使得可更平稳并且逐步地改变衰减水平以允许对由装置提供的衰减进行更精细的控制。
24.可选择给定波上的扰动数量以适合应用。在一组实施例中，在所述或每个波上的扰动数量在5至40的范围内，例如10至30，例如20。
25.可以任何合适和期望的方式来布置扰动。优选地，扰动围绕所述或每个波的圆周均匀地间隔开。
26.在一组实施例中，扰动在与形成它们的对应波相反的方向上延伸-即，当从上方观察时，它们在波上表现为朝向膜的中心的切平面延伸的凹口。然而，可替代地，扰动可突出于对应波之外-即从膜的中心的切平面延伸得更远。
27.虽然扰动可径向延伸，但优选地，扰动为非径向的。在这类实施例中，扰动可相对于膜的半径成角度。在一组实施例中，扰动与膜的半径之间的角度在5
°
至85
°
的范围内，例如20
°
至70
°
，例如45
°
。
28.在包括多个波的实施例中，一个或多个波可包括扰动。优选的是每个波都包括扰动。虽然扰动可被布置成连续地延伸跨过一个以上的波，但优选地，相邻的波包括离散的扰动组。
29.可在不同的波上提供相对于膜的半径的不同定向的扰动，例如负波和正波可包括具有不同定向的扰动。不同定向的扰动可由相对于膜的半径在相反方向上延伸的扰动来提供。然而，在一组实施例中，所有扰动相对于半径定向于相同方向上。
30.每个波上的扰动数量可变化。然而，在一组实施例中，每个波上的扰动数量为相同的。在这类实施例中，与较小直径波相比，较大直径波上的扰动间隔将较不密集。
31.调节波和扰动的各种属性导致膜刚度的变化。不同的波和扰动布置将导致膜具有不同的应力和蠕变。这可影响由膜提供的声音衰减和衰减声音的质量。当膜被可调节构件置于不同的张力下时，不同的波和扰动布置也可影响膜的行为。因此，可选择特定的波和扰动布置以提供特定张力下的膜的特定特性和性能。
32.装置可包括有助于提供对由装置提供的衰减水平的控制增加的其它特征。在一组实施例中，可调节构件包括可压缩部分。申请人已经认识到，实施具有可压缩部分的可调节构件本身可为创造性的，而不需要装置具有包括至少一个波纹的膜。因此，当从第二方面观察时，本发明提供一种用于插入哺乳动物受试者的耳道中的装置，其包括：
33.主体，其具有延伸穿过其中的声音路径；
34.声音路径中的张紧膜；和
35.可调节构件，其包括可压缩部分并且被布置成抵靠可调节膜以调节膜的张力并且
从而改变声音路径的声学响应。
36.与本发明的第一方面一样，膜和可调节构件的布置允许控制通过声音路径的声音，例如声音的衰减。
37.当可调节构件接触膜时，可调节构件的可压缩部分被压缩(和/或变形)，从而减小由可调节构件施加在可调节膜上的力并且导致膜的张力的较小增加。在没有提及的可压缩部分的情况下，与当可调节构件不与膜接触时提供的衰减水平相比，当可调节构件首先接触膜时，由装置提供的衰减水平将基本上增加并且此后将快速增加，即使是很小的移动。因此，与本发明的第一方面的波纹一样，与刚性构件(即没有可压缩部分)相比，当构件接触膜时，由装置提供的衰减水平可更平稳并且更逐步地增加以允许对由装置提供的衰减进行更精细的控制。
38.可压缩部分可由可调节构件的任何部分提供，但在一组实施例中，可调节构件的可压缩部分接触膜的表面。这可有助于可调节构件的稳定性。
39.可调节构件可被布置成具有任何合适和期望的形状。可存在其中可压缩部分(其包括可调节构件的一部分)不具有与可调节构件的其余部分相同的形状的实施例。举例来说，可压缩部分可为具有比可调节构件的其余部分更小直径的圆柱体。
40.可调节构件的可压缩部分可成形为可压缩的(例如包括弹簧)和/或可压缩部分可由固有可压缩材料层形成。优选地，可调节构件的可压缩部分由弹性可压缩材料形成。虽然申请人已经认识到可调节构件可由任何合适和期望的可压缩材料形成，但是在本发明的第一或第二方面的一组实施例中，可变形部分由热塑性弹性体或如聚氨酯泡沫的泡沫材料形成。
41.在一组实施例中，可调节构件或可调节构件的除可压缩部分之外的其余部分由刚性材料形成。虽然申请人已经认识到可调节构件可由任何合适和期望的材料形成，但优选地可调节构件由塑料形成。举例来说，可调节构件由刚性塑料形成，例如聚己内酰胺(pa6)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)或聚甲醛(pom)。
42.在本发明的第一或第二方面的一组实施例中，可调节构件包括垂直于膜的平面或至少中心切面的中心轴线。在本发明的第一或第二方面的一组实施例中，可调节构件关于中心轴线旋转对称。这可有助于确保当可调节构件与膜接触时在膜上施加均匀的力。
43.可调节构件可在其整个行程中与膜接触然而，在本发明的第一或第二方面的一组实施例中，可调节构件具有其中可调节构件不与膜接触的位置。在该位置中，可调节构件不在膜上施加力，并且因此，可调节构件不将膜的张力从基值改变。
44.本领域技术人员将理解，当可调节构件处于非接触位置时，由装置提供的衰减的基本水平低于当可调节构件与膜接触时由装置提供的衰减水平。这是因为当可调节构件与膜接触时，膜中的张力增加，并且因此膜对声音的衰减增加。然而，根据本发明提供的措施意味着，如前所述，在非接触与接触之间的性能的急剧变化比其它情况下小得多。
45.在一组实施例中，根据本发明的第一或第二方面，可调节构件具有其中可调节构件与膜接触的多个位置。可调节构件的多个位置对应于施加到可调节膜上的多个大小的力，并且因此对应于可调节膜中的多个张力。举例来说，当可调节构件另外朝向膜移动时，可调节构件在膜上施加更大的力，并且因此膜的张力增加。因此，膜的衰减更大，并且装置提供更高水平的衰减。
46.如将理解的，期望装置另外包括用于将可调节构件从一个位置移动到另一个位置的机构。可调节构件的位置可以任何合适和期望的方式调节。在一组实施例中，装置另外包括用于调节可调节构件的位置的调节布置。优选地，调节布置包括用于调节可调节构件的位置的致动器。
47.在本发明的第一或第二方面的一组实施例中，致动器包括电动机。使用电动机可有利地意味着装置可自动调节可调节构件的位置而不需要来自用户的物理输入。举例来说，使用电动机可意味着装置可在嘈杂的环境中自动调节声音的衰减，而无需用户采取任何行动，从而保护用户。
48.在本发明的第一或第二方面的另一组实施例中，致动器包括用户可操作构件。用户可操作构件可例如包括被布置成调节可调节构件的位置的可旋转旋钮。用户可操作构件可有利地简化装置并且降低其成本。通过使用用户可操作构件，可以实现不包括任何电气/电子组件的装置，从而潜在地提供不需要电力的装置。实现不需要电力的装置可意味着装置被更频繁地使用，因为用户本身不必关心确保装置具有足够的用于操作的电池功率。这有助于改善对例如使用听力保护的工业要求的顺应性。
49.优选地，用户可操作构件连接到可调节构件。在一组实施例中，用户操作构件被布置成使可调节构件相对于其中心轴线旋转。
50.装置可另外包含用于将用户可操作构件(相对于中心轴线)的旋转移动转换成可调节构件的轴向移动的布置。在一组实施例中，用户可操作构件包括螺纹部分并且主体包括对应的螺纹部分。在这样一组实施例中，用户可操作构件的螺纹部分被布置成与主体的螺纹部分接合。因此，用户可操作构件的旋转引起可调节构件的旋转，这导致可调节构件的线性移动(即，使可调节构件朝向或远离膜移动)。
51.如本领域技术人员将理解的，螺纹部分的螺距可选择为允许可调节构件的高度受控的移动。可需要这类控制来精确控制膜的张力并且因此控制由装置提供的衰减水平。
52.更一般地，可调节构件或用户可操作构件可通过一个或多个倾斜表面来接合主体，以便将用户可操作构件和/或可调节构件的旋转移动转换成可调节构件的轴向移动。
53.在一组实施例中，可调节构件被布置成使得它可稳定地保持在多个不同位置中。这可由于例如静摩擦的存在而实现。可替代地，装置可包括用于保持可调节构件稳定的不同构件。举例来说，可调节构件和/或主体可包括一系列凹部和/或凸起，所述凹部和凸起之间起作用以便在凹部和凸起彼此接合时保持可调节构件稳定。可调节构件的位置因此可连续地或增量地调节。
54.在其中致动器包括用户可操作构件的实施例中，用户可操作构件的不同(例如旋转)位置可对应于可调节构件的不同稳定位置。当用户可操作构件处于特定旋转位置时，用户可操作构件的这些不同(例如，旋转)位置可被标记以向用户展示由装置提供的衰减水平(例如，高、中、低)。
55.尤其是在其中存在可调节构件(相对于中心轴线)的旋转移动的实施例中，可在可调节构件的基底和膜之间产生扭转阻力，这可抑制由装置提供的衰减水平的平稳调节。在本发明的第一或第二方面的一组实施例中，在使用中接触膜的可调节构件的基底包括低摩擦涂层或层。在一组实施例中，涂层或层包括聚四氟乙烯(ptfe)。涂层或层可有助于减小可调节构件和膜之间的前述扭转阻力。在其中可调节构件包括可压缩部分的实施例中，可压
缩部分可包括摩擦涂层或层，或者单独低摩擦涂层或层可施加到其接触膜的表面。可替代地，可调节构件可由具有自润滑特性的材料例如聚甲醛(pom)形成和/或可调节构件可包含减摩添加剂例如聚四氟乙烯(ptfe)。
56.膜可呈处于装置上或其中的相对薄的材料片的形式。优选地，膜的厚度在1至20μm的范围内。在一组示例性实施例中，膜由例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)的塑料膜制成。虽然可以任何合适和期望的方式提供波纹，但在一组实施例中，波纹被冲压到膜中。
57.膜可与装置的主体成一体。举例来说，膜可与主体一体模压，或者主体可以被研磨以形成膜。然而，申请人已经认识到，将膜与主体一体地提供制造起来可能较复杂。在根据本发明的第一或第二方面的一组实施例中，可调节膜为附接到主体的单独组件。在另一组这类实施例中，主体限定可调节膜附接到的边缘。这可允许更简单地制造主体。另外，它可允许主体和可调节膜由不同材料制造，这可为期望的以便提供具有所需机械特性的膜。举例来说，可调节膜可由塑料膜例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)制成，而主体可由例如聚己内酰胺(pa6)制成(例如，主体可由与可调节构件相同的材料形成并且膜由不同材料形成)。
58.在一组实施例中，根据本发明的第一或第二方面，可调节膜为圆形的。与具有替代形状的膜例如方形膜相比，这可允许膜的更均匀地张紧。膜的直径可在4mm至20mm的范围内(即对应于在2mm至10mm的范围内的半径)。在其中可调节膜为圆形的并且主体限定膜附接到的边缘的实施例中，优选的是边缘也为圆形的。
59.优选地，除了任何波纹之外，膜基本上为平面的(例如在垂直于可调节构件的中心轴线的平面中)并且为平滑的。
60.当可调节构件施加最少量的力时-所述力在可调节构件具有不与膜接触的位置的情况下可为零，可认为膜处于基础张力下。基础张力可仅通过将膜附接到主体的边缘来提供。基础张力也可被描述为膜的最小张力。当可调节构件移入或另外接触膜时，膜中的张力增加至高于基础张力。膜的基础张力可导致声音的衰减水平相对较低，使得例如，用户仍然可与同事口头交流。
61.在一组实施例中，根据本发明的第一或第二方面，可调节构件被布置成在膜的几何中心接触膜。在一些实施例中，膜的几何中心为平坦的。在另一组实施例中，膜的中心为圆顶形的。举例来说，在其中膜包括波纹(例如波)的实施例中，圆顶应该优选地小于波纹。当构件首先与膜接触时，圆顶形状可有助于控制可调节构件与膜之间的接触。
62.膜可被描述为包括装置的可调节声学机械部分的一部分。在一组实施例中，装置包括另外的可调节声学机械部分，所述另外的可调节声学机械部分包括形成声音路径的至少一部分(即，到膜的声音路径的另一部分)的可调节通道，并且装置另外包括用于调节另外的声学机械部分的调节布置。另外的声学机械部分可被布置成使由装置提供的衰减水平变化和/或使其不同质量变化。
63.在一组实施例中，根据本发明的第一或第二方面，装置包括第一可调节声学机械部分和第二可调节声学机械部分以及调节布置，所述第一可调节声学机械部分包括形成声音路径的至少一部分的可调节通道，所述第二可调节声学机械部分在声学上与包括如上所述的膜的第一声学机械部分串联布置，所述调节布置包括所述可调节构件用于同时调节第一和第二声学机械部分以改变至少一个声音路径的声学响应。
64.在这组实施例中，张紧膜构成形成第二可调节声学机械部分的一部分的可调节构
件。申请人已经认识到，通过可调节通道和可调节膜的布置，可以实现声音路径的声学响应，其不显著降低穿过声音路径的声音的质量，同时维持例如通过衰减声音来控制声音的能力。这是因为其允许通道和膜的改变，因为通道和膜被调节为彼此互补以维持有利的声学响应。
65.如本领域技术人员将理解的，声音路径的声学响应应被理解为声音路径如何影响通过它的声音。声音路径的声学响应可以改变通过它的声音的频率、振幅和/或相位，并且从而最终改变装置的用户听到的声音。
66.调节布置可以包括用于调节第一可调节声学机械部分和第二可调节声学机械部分的任何合适的布置。在一组实施例中，调节布置包括用于调节第一可调节声学机械部分的第一致动器和用于调节可调节构件(即，其被布置成抵靠膜)的第二致动器。第一和第二致动器例如可以连接到能够同时控制第一和第二可调节声学机械部分中的每一个的单个控制器。当第一和第二可调节声学机械部分需要调节不同的量时，例如由于需要实现特定的声学响应，这类布置可为特别有利的。如果在特定情况下需要，针对每个可调节声学机械部分具有单独致动器可以使得能够通过其物理移动范围的比所述部分中的一个部分更大的比例来调节另一部分，以实现所需的响应。
67.在根据本发明的任一方面的替代的一组实施例中，调节布置包括被布置成同时调节第一和第二声学机械部分两者的共用致动器。申请人已发现，使用此类共用致动器可能是有利的，例如在装置为电动的实施例中，因为其可减少调节第一和第二可调节声学机械部分所需的功率量。它还可以简化装置的构造。当然，通过此类致动器的适当设计，例如包含不同刚度的一个或多个杠杆或构件，对于给定的输入移动，可以将不同的移动量赋予给相应的声学机械部分。共用致动器可作用于上述可调节构件或由其提供。
68.在根据本发明的任一方面的一组实施例中，所述或每个致动器包括电动机。然而，在另一组实施例中，所述或每个致动器包括被布置成操作调节布置的至少一部分的用户可操作构件。
69.包括可调节通道的第一可调节声学机械部分可以以任何适当的方式调节，以便实现所需的声学响应。在一组实施例中，调节布置被配置成调节可调节通道的长度。申请人已经认识到，调节可调节通道的长度通常可改变通道的效果。附加地或可替代地，调节布置被配置成调节可调节通道的宽度。申请人已经发现，调节可调节通道的宽度可以用于调节声音路径的特定声学特性。举例来说，减小通道的宽度通常将增加通道的有效声学质量和声学损耗，反之亦然。相反地，减小通道的长度通常将减小通道的有效声学质量和声学损耗，反之亦然。换句话说，声学质量和损耗通常与通道的长度具有正关系，而与通道的宽度具有负关系。术语声学质量和声学损耗是本领域技术人员公知的，但将在后面另外解释。
70.可以理解，可调节通道的长度和宽度可以彼此独立地调节，或者同时一起调节。在可能重叠的一组实施例中，调节布置被配置成调节可调节通道的形状。
71.可调节通道可由装置内的任何合适的结构限定。举例来说，通道可简单地包括延伸穿过装置的主体的圆柱形通道。这类通道的调节例如可包括使主体收缩和扩张以便减小/增加通道的大小。然而，在根据本发明的第一或第二方面的另一组实施例中，通道由主体内的空腔的壁与布置在空腔中的活塞之间的空间限定，其中通道的调节通过使活塞相对于空腔移动来实现。
72.活塞可作用于本发明的第一或第二方面中的任一个的可调节构件上，或者优选地由其提供。
73.通道的横截面将取决于空腔壁的形状和活塞的外部轮廓。活塞可以具有与空腔的壁互补的截面形状，例如，如果壁具有圆形截面形状，则活塞可以具有圆形截面形状。在这样的实例中，限定在壁与活塞之间的通道实际上是细长的环形通道。申请人已经认识到，活塞在空腔中的布置提供了相对简单的构件来调节通道的长度和/或横截面积和/或形状。
74.活塞可以以任何合适的方式布置在装置中，使得它可以相对于空腔移动。举例来说，活塞可以是能够将活塞移入和移出空腔的线性致动器的一部分，或者可以附接到所述线性致动器。在一组实施例中，活塞被布置成在空腔内轴向地移动，并且装置包括至少一个弹性构件，所述弹性构件被布置成将活塞偏压到空腔之中或之外，其中调节布置包括致动构件，所述致动构件被布置成抵抗弹性偏压分别将活塞轴向地驱动到空腔之外或之中。致动构件可以由电动机或用户可操作构件驱动。申请人已经认识到，提供以根据以上实施例组的方式布置的弹性构件意味着致动构件仅需要能够沿一个轴向方向驱动移动，因为弹性构件被布置成沿另一轴向方向驱动活塞的移动。这可以简化装置的制造和构造。在一组实施例中，致动构件被布置成相对于活塞旋转，并且装置另外包括用于将致动构件的旋转移动转换成活塞的轴向移动的布置。弹性构件可以与活塞一体地设置。在另一组实施例中，提供了多个弹性构件。在另一组实施例中，至少一个弹性构件呈在活塞与主体之间延伸的弹性臂的形式。
75.当然，除此之外或作为可替代地，活塞可以被布置成沿不同于仅轴向的其它方向移动。举例来说，活塞可以相对于轴线以非零角度移动，在空腔内从一侧平移到另一侧或者甚至扭转，以便调节通道，从而实现所需的声学响应。
76.申请人已经认识到，为了适当地控制声音路径的声学响应，可能需要同时调节可调节通道的长度和横截面。在根据本发明的任一方面的另一组实施例中，空腔和活塞各自具有截头圆锥形形状，使得可调节通道具有截头圆锥形壳体的形式。申请人已经认识到，在此类布置中，活塞在空腔内的轴向移动可以同时调节通道的长度和宽度。这也可以意味着相对大的轴向移动可以转换成相对小的宽度变化。这可有助于简化装置的制造和构造并且提供对宽度的精细控制。活塞和空腔优选地成形为使得通道在活塞的整个行程中保持均匀的形状，但这并不是必须的。
77.现在将仅通过举例并参考附图来描述本发明的某些优选实施例，附图中：
78.图1a示出根据本发明的实施例的听力保护装置的一部分的等距视图；
79.图1b示出图1a中所见的装置的替代等距视图；
80.图2a示出图1a中所见的装置的各部分的分解图；
81.图2b示出在图1a中所见的装置的主体的单独的等距视图；
82.图3示出图1a中所见的装置的活塞、用户可操作构件和膜；
83.图4示出图1a中所见的装置的可调节构件和用户可操作构件的单独的等距视图；
84.图5示出装置的某些组件在第一配置中的横截面视图；
85.图6示出装置的某些组件在第二配置中的横截面视图；
86.图7示出装置的某些组件在第三配置中的横截面视图；
87.图8示出图1a中所见的装置在第一配置中的另一横截面视图；
88.图9示出图1a中所见的装置在第二配置中的另一横截面视图；
89.图10示出图1a中所见的装置在第三配置中的另一横截面视图；
90.图11a和11b为展示可如何使用可调节构件调节通道尺寸的图示；
91.图12示出根据本发明的另一个实施例的膜的平面图；
92.图13示出图12中所见的膜的替代等距视图；
93.图14a和14b示出根据本发明的另外实施例的膜的平面图；和
94.图15a-15c示出根据本发明的另外实施例的膜的视图。
95.图1a示出根据本发明的实施例的听力保护装置的一部分的等距视图。装置被设计成用于插入人内耳道，并且实际上将装配有灵活的“锥体”或定制的模压插入件以促进这一点。如图1a可看出，装置1包含主体2，其上定位有呈手柄构件4形式的用户可操作构件。
96.装置1另外包括位于手柄构件4上的弹性可压缩构件14。可压缩构件14被布置成向装置1的各个组件施加力，以例如在手柄构件4旋转时将手柄构件4和主体2相对于彼此维持在适当位置。可压缩构件14可被不同程度地压缩。
97.图1b示出图1a中所示的装置的下侧的等距视图。圆形膜10朝向装置1的基底布置。虽然图1b中所示的膜为透明的，但这不是必需的，并且膜可为不透明的。膜被附接到装置的主体2，特别是被结合到形成在装置1的主体2内的圆形边缘22(如图2a可更清楚地看出)。
98.如从图1b可看出，手柄构件4与呈活塞6形式的锥形可调节构件一体形成，所述活塞在其远端包括可压缩部分8，所述可压缩部分呈可压缩材料盘的形式，如闭孔泡沫或热塑性弹性体。如稍后将解释的，可压缩部分8被布置成接触膜10以增加膜10的张力。活塞6通过从手柄构件4的圆周延伸到活塞6的三个辐条26附接到手柄构件4，使得手柄构件4的移动导致活塞6的移动(例如调节)。活塞6的移动改变可压缩构件14的压缩程度。
99.手柄构件4可相对于装置1的主体2旋转。具体地，用户可将手柄构件4移动到相对于装置的主体2的多种不同的旋转位置。当手柄构件4旋转时，活塞6也旋转。手柄构件4的旋转移动到活塞6的轴向(线性)移动的转换将参考图5-10更详细地讨论。如还将关于图5-10另外详细讨论的，手柄构件4的不同旋转位置对应于由装置1提供的不同衰减。
100.膜10另外包括波纹12。在图3中可以更清楚地看出波纹12，其示出图1中所示的装置的单独的手柄构件4和膜10的等距视图。波纹12为以膜10的几何中心为中心的圆形脊部，其在膜10的平面上方延伸。波纹12的这种布置意味着可压缩部分8不与波纹12接触(例如，可压缩部分8在膜10的几何中心接触膜10)。脊部的横截面类似于钟形曲线，这可在图5-7的横截面视图中更清楚地看出。
101.图2a示出图1中所见的装置的分解图。从顶部开始，图2a示出可压缩构件14和手柄构件4。手柄构件4基本上为圆形的，具有突出的抓握部分。如先前所讨论的，手柄构件4与活塞6一体形成。活塞6在手柄构件4下方延伸并且与其同心。图2a还示出包括上述波纹12的张紧膜10。
102.在图2a中，可看出形成装置1的主体2的一部分的边缘22。膜10通过稳定环16和两个胶带环18、19固定在边缘22上的适当位置。稳定环16和带18、19具有与边缘22相同的形状。当构造装置时，第一带18位于边缘22与膜10之间。第二带19位于膜10与稳定环16之间。在生产过程中在形成波纹12期间，稳定环16将膜10保持在适当位置。
103.在图2b中所示的装置的实施例中，主体2包含位于主体20的最上表面上的三个倾
斜凸轮表面2。图4单独地示出手柄构件4的下侧和活塞6的等距视图。在该单独视图中，可看出手柄构件4的每个辐条26的下侧包括在其下侧上的脊部28。当装置被组装时(例如，如图1a和1b中所见)，脊部28中的每一个接触装置1的主体2的对应倾斜凸轮表面20。
104.现在将参照图5至10描述装置的操作。
105.图5-7为展示可如何使用活塞6的位置来调节膜10的张力的图示。为了清楚起见，这些图示示出手柄构件4、活塞6和膜10的与装置1的其它组件分离的横截面。
106.图8-10为展示还可如何使用活塞6的位置来调节通道24的尺寸的图示。在图5-10中所示的实施例中，活塞6同时调节通道24的尺寸和膜10的张力。
107.当手柄构件处于图5和8中所示的第一位置时，每个脊部28在其最高点处接触对应倾斜凸轮表面20。结果，活塞6不与膜10接触。在该位置中，活塞6对膜10施加的力为零。因此，膜10中的张力为基础张力(即，膜中的最小张力)。通过将膜10附接到主体2的边缘22来提供此基础张力。可压缩构件14处于压缩状态，其将活塞6的移动朝向膜10轴向向下偏压。
108.如图8中所示，当手柄构件4处于第一位置中时，在由装置1的主体2形成的空腔的壁30与活塞6之间形成通道24。箭头说明声音如何沿着包含通道24的声音路径传播通过装置。
109.然后用户可将手柄构件4旋转到第二位置，如图6和9中所示。在手柄构件4的第二位置中，每个脊部28在倾斜凸轮表面20的中点处接触对应倾斜凸轮表面20。当手柄构件从第一位置旋转到第二位置时，每个脊部沿着对应倾斜凸轮表面20向下移动。整个手柄构件4朝向装置1的主体2轴向向下移动，并且因此活塞6朝向膜10轴向向下移动。辐条26上的倾斜凸轮表面20和脊部28一起将手柄构件4的旋转移动转换成活塞6的轴向移动。
110.在图6中所示的第二位置中，活塞6处于活塞6刚好接触膜10的表面的位置。在没有波纹的情况下，当活塞6接触膜10时，膜10的主振动模式被禁用，并且膜10的中心可被认为是保持静止的。因此，仅启用膜10的高次谐波振动模式，从而导致衰减的突然增加。在膜中包含波纹12降低这种效果。因此，当活塞刚好接触包含波纹12的此类膜10时，衰减水平更平稳地增加。
111.由于活塞6包括可压缩部分8，原本施加在膜10上的一些力(例如，与没有可压缩部分的刚性活塞相比)用于压缩可压缩部分8。这导致由活塞6施加在膜10上的力较小，并且因此膜10的张力增加较小。因此，当活塞6移动到刚好接触膜10的表面时(与刚性构件相比)，衰减水平更逐步地增加。
112.在如图9中所示的第二位置中，活塞6被定位成使得与第一位置相比减小通道24的尺寸(例如，宽度和/或长度)。如稍后将描述的，减小通道24的宽度增加通道24的有效声学质量和声学损耗。减小通道24的长度减小通道24的有效声学质量和声学损耗。这与膜10的改变的张力一起改变装置1的总响应。
113.用户可另外使手柄构件4旋转到第三位置，如图7和10中所示。在手柄构件4的第三位置中，每个脊部28在最低点处接触对应倾斜凸轮表面20。这对应于手柄构件4(在该方向上)的旋转移动的限制，并且因此对应于活塞(朝向膜)的轴向移动的限制。
114.在图7中所示的第三位置中，活塞与膜的表面接触，并且在膜上施加更大(例如最大)的力(例如大于当手柄构件4处于第二位置并且活塞6刚好接触膜10的表面时所施加的力)。。由活塞6施加的力还引起膜10的其余部分的更显著的变形。如图7可看出，在该位置
中，由于活塞6施加在膜10上的力，膜10从基本平坦变形为凹面或截头圆锥形。在该配置中，膜10的张力另外增加到高于基础张力(例如，张力增加到其最大值)。这导致由装置1提供的衰减更大(即，大于当手柄构件分别处于图5和6中所示的第一位置或第二位置时由装置1提供的衰减)。
115.在图10中所示的第三位置中，活塞6接触装置1的主体2中的空腔的壁。因此，在主体的空腔的壁与活塞6之间存在最小的通道宽度(例如，没有通道)。在这种布置中，最小通道宽度与膜的高张力一起导致装置提供其最大衰减。可压缩构件14被减压。
116.在其中由装置提供的衰减最小的实施例中，当手柄构件处于第一位置中时，通道24可以被描述为
‘
打开’并且装置1可以被描述为处于
‘
打开’配置。在其中由装置提供的衰减最大的实施例中，当手柄构件处于第三位置中时，通道24可以被描述为
‘
闭合’并且装置1可以被描述为处于
‘
闭合’配置。
117.当然，如本领域技术人员将理解的，手柄构件4可以移动到图5-7和8-10中所见的第一位置、第二位置和第三位置之间的任何中间位置，以便实现声音路径的期望声学响应。
118.图11a-11b为展示活塞的位置，或在图1中所示的装置中，主体2的空腔中的活塞6可如何用于调节通道24的图示。当活塞处于图11a中所见的位置时，通道24具有由箭头34所示的长度和由箭头32所示的宽度。如图11b所示，当活塞4轴向移动到空腔中时，由箭头34所示的通道的长度和由箭头32所示的通道的宽度都改变。因此，改变活塞4相对于主体2的空腔的轴向位置将调节通道24。如本领域技术人员将理解，调节通道24的尺寸将用于改变通道24的声学响应，并且因此改变声音路径的声学响应。更具体地说，通道的宽度d与通道的声学损耗和声学质量有关。在本领域技术人员熟悉的用于分析声学系统的电路模拟下，声学损耗等效于电阻r并且与通道宽度具有反立方关系，如下所示：
[0119][0120]
其中k1是常数，表示假定保持恒定的参数，例如空气密度和尺寸。
[0121]
在相同的电模拟下，声学质量等效于电感l并且具有与通道宽度d相反的关系：
[0122][0123]
其中k2是常数，表示假定保持恒定的参数，例如空气密度和尺寸。
[0124]
电阻r和电感l都与通道的长度成正比。
[0125]
遵循上述电模拟，当膜被张紧时，声电容将减小。由于该电容与耳道的声学容量串联，而且与通过通道的传输路径的电阻和电感串联，这将导致衰减增加，但也将改变频率响应。根据本发明，可以调谐声阻、电感和电容的改变，使得频率响应的改变与人耳的自然频率响应匹配，使得用户感知的频谱基本上为平坦的。
[0126]
在装置1中，如图所示，当用户旋转手柄构件4时，通道24的尺寸和膜10的张力同时被调节。通道24的尺寸和膜10的张力的同时改变相互补充，并且因此可以实现声音路径的声学响应，其不显著降低穿过声音路径的声音的质量，同时维持例如通过衰减声音来控制声音的能力。
[0127]
图12和图13分别示出根据本发明的另一个实施例的膜100的平面图和等距视图。此膜可用于上述听力保护装置实施例中的任一个或实际上任何其它这类实施例中。膜100形成在围绕膜的圆周延伸的黄铜环101上并且由其支撑。如从图13可更清楚地看出，膜100
包括三个波102、104、106。最内波102和最外波106为
‘
正’波，其在高于膜118的中心的上方延伸。中间波104为
‘
负’波，其延伸低于膜118的中心的高度。
[0128]
膜100还包含对应于波102、104、106的三组扰动112、114、116。扰动112、114、116降低波102、104、106中的应力，允许系统更自由地振动。
[0129]
扰动112、114、116围绕它们的对应波102、104、106的圆周均匀地间隔开。由于每个波上存在相同数量的扰动112、114、116，因此最内波102上的扰动密度最大(即它们的相对间距最小)，而最外波106上的扰动密度最低。
[0130]
扰动112、114、116朝向膜118的中心的切平面延伸。当从图13中所示的角度观察时，正波102、104上的扰动112、116表现为凹口，而负波104上的扰动114表现为突起。扰动112、114、116为非径向的，与膜100的半径相差相同的角度。
[0131]
膜100的中心部分118略微呈圆顶形(图中不可见)。当膜在图1中所示的装置1中实施时，活塞将被布置成在其中心118接触膜。
[0132]
图12和13中所示的波102、104、106和扰动112、114、116的特定布置提供膜100，其在活塞不接触膜时可自由振动并且在由活塞增加膜的张力时变得越来越硬。布置还使膜100在高张力下的蠕变降至最低，这可导致膜的振动行为随时间的改变。
[0133]
图14a和14b示出根据本发明的另外实施例的膜的平面图。类似于图12和13中所示的膜100，图14a和14b中所示的膜200、300包含三个波和每个波上的扰动。
[0134]
图14a和14b中的扰动不同于图12和13中看出的扰动。图14a和14b中所示的膜200、300对最内波202、302的扰动较少。最内波202、302包括十个扰动，而中间波204、304和最外波206、306包括二十个扰动。
[0135]
图14b中所示的膜400包含扰动布置的附加变化。与最内波302和最外波304上的扰动相比，中间波304上的扰动在相反的非径向方向上成角度。
[0136]
图15a至15c示出根据本发明的其它可以的实施例的膜的视图。举例来说，与图12至14b中所见的直径相比，图15a至15c中所示的膜400、500、600的中心部分418、518、618具有更小的直径。
[0137]
图15a中所示的膜400对中间波404没有扰动。膜400上的最内波具有十五个扰动，而最外波具有二十五个扰动。
[0138]
图15b中所示的膜500对所有三个波都有扰动。膜500上的最内波具有十五个扰动，而中间和最外波具有二十五个扰动。
[0139]
图15c中所示的膜600具有与图14a中所示类似的扰动布置。
[0140]
当然，根据本发明，可以存在波和扰动的许多其它变体。