CN101626745B - 具有过滤器结构的低减音听力保护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明介绍了一种听力保护装置，包括：减音部分，其被构造为设置在使用者的耳道内，以阻挡声音通过；通道，其穿过减音部分而形成，当该部分设置在耳道内时，其被构造为允许声音穿过减音部分；管，其设置在通道中，并且被构造为允许在通道中的声音从中穿过；以及过滤器，其设置在管的一端并且位于减音部分的内部，其中过滤器衰减一些穿过管的声音。

Description

具有过滤器结构的低减音听力保护装置
技术领域
本发明涉及听力保护装置，更具体地讲，涉及提供低减音或相对降低的减音的听力保护装置。
相关领域的说明
耳塞和半耳装置等听力保护装置可方便地用于提供减音。将此类装置***使用者的耳道，或放置在耳道的开口上，从而以物理的方式阻挡声波进入内耳。
耳塞包括设计用于***使用者的耳道中并且佩戴在其中以防止声音进入的多种装置中的任一种。推进型耳塞包括减音部分，以及通常从减音部分延伸或嵌入其中的刚性或半刚性部分。减音部分可为橡胶、塑料或泡沫材料；刚性或半刚性部分可由具有所需的足够刚度的任何材料构成，例如塑料或橡胶。要***推进型耳塞，使用者抓住刚性/半刚性部分(或邻近刚性/半刚性部分的耳塞末端)，将耳塞邻近耳道开口定位，并且通过用刚性/半刚性部分推压将减音部分***耳道。进入耳道后，减音部分根据需要压缩，并且通过摩擦配合保留在耳道中，从而阻塞耳道并减音。
此类推进型耳塞可见于例如分别授予Falco和Gardner Jr.的美国专利No.4,867,149和5,188,123中，这两项专利的全部内容以引用方式并入本文。
揉塞型耳塞也是已知的。此类耳塞仅仅包括由橡胶、塑料、或优选地泡沫材料制成的可压缩的、有回弹力的本体部分。本体部分的形状通常为圆柱形或半圆柱形，并且包括直径大于使用者的耳道直径的圆形横截面。通过以下步骤完成***：首先，将本体部分压缩至直径小于耳道的直径；其次，将本体部分推压到耳道中；最后，使本体部分略微减压以填满耳道，从而阻塞耳道并阻止声音通过。
此类揉塞型耳塞可见于例如授予Knauer的美国专利No.6,105,715中，该专利的全部内容以引用方式并入本文。
半耳装置包括弯曲带和减音元件，弯曲带具有第一末端和第二末端，减音元件设置在所述第一末端和第二末端中的每一个处。弯曲带通常由刚性或半刚性塑料或橡胶材料构成，而减音元件由可压缩的、有回弹力的材料(例如橡胶、塑料、或类似泡沫的材料)形成。减音元件一般通过以上结合推进型耳塞描述的推进技术***使用者的耳道。当减音元件正确地***耳道时，附接该元件的弯曲带可由使用者根据需要配戴，例如可配戴在头顶、下颚下面、颈部后面等。这种半耳装置在例如授予Gardner的美国专利No.4,461,290中所有描述，该专利的全部内容以引用方式并入本文。
所述听力保护装置被设计和开发用于提供很高程度的减音。在许多情况下，当获得正确的装置配合时，几乎产生完整的减音。例如，以商标EAR Classic和EAR Ultrafit市售的揉塞型耳塞提供的减音分别具有约28dB和32dB的单值降噪值(SNR)。
然而，经常需要较低的减音。也就是说存在这种应用，即使用者期望声音穿透听力保护装置，并通过耳道到达内耳。这样，可提供一定程度的听力保护，但仍然允许使用者听见声音。
需要具有这种特性的听力保护装置，例如，在适度嘈杂的工业环境中，使用者有必要听见工作场所的噪声，同时仍然为其提供一定程度的听力保护。例如，生产车间的工人可能期望听见同事的语音通信或移动卡车的声音等。在这种情况下，由许多普通的耳塞提供的完全或几乎完全的减音是不可取的。因此，需要具有较低减音的耳塞。
听力装置，特别是耳塞在本领域中是已知的，其包括用于降低减音水平的设备。参见例如2003年11月3日提交的名称为“Low SoundAttenuating Hearing Protection Device(低减音听力保护装置)”的美国专利申请序列No.10/700,213，其内容以引用方式并入本文。该‘213专利申请公开了听力保护装置，该听力保护装置包括用于***耳中的减音部分，并且包括穿过减音部分形成的通道。听力保护装置的减音部分阻塞耳道，从而减音。另一方面，通道允许声音穿过减音元件并且传播到配戴者的内耳。总体作用为提供降低的减音的听力保护装置。例如，听力保护装置提供大致约20的SNR值(单值降噪值)。这相对于由‘213专利申请的听力保护装置(如果制备的装置没有通道)提供的减音(约SNR 32)显著地降低了。
通常需要在例如约63Hz至8000Hz的广泛的频率范围内保持降低的减音。在这个范围内的某些早期尝试已经在中等和较高频下产生了降低的减音，但是在较低频下却没有提供足够的减音。已经开发出一些听力保护装置，它们可以在广泛的频率范围内提供降低的减音，但是需要昂贵的过滤器、阻尼元件和/或电子结构，并且制造和装配都很复杂。
因此，需要一种听力保持装置，它可在包括较低频的广泛的频率范围内稳定地、有效地为使用者的耳朵提供低减音，而且易于制造，具有成本效益，并且耐用。
发明内容
现有技术的上述和其他问题以及缺点通过本发明得以解决或减轻，本发明提供了包括减音部分、通道、管和过滤器的听力保护装置，其中减音部分被构造为设置在使用者的耳道内以阻止声音通过，通道穿过减音部分形成并被构造为当把减音部分设置在耳道内时允许声音穿过减音部分，管设置在通道中并被构造为允许通道中的声音穿过通道，过滤器设置在管的一端并定位在减音部分的内部处，过滤器在此处衰减穿过管的一些声音。
本发明还提供了包括减音部分、通道、薄的过滤器隔膜的听力保护装置，其中减音部分被构造为设置在使用者的耳道内以阻止声音通过，通道大致沿减音部分的纵向轴线并穿过减音部分形成，其中通道被构造为当把减音部分设置在耳道内时允许声音穿过减音部分，薄的过滤器隔膜设置在减音部分内部的通道中，其中过滤器包括界定气流阻力区域的多个孔，它们被构造为衰减穿过通道的声音。
本发明还提供了制造听力保护装置的方法。在一个实施例中的方法大致包括：形成具有相对的第一末端和第二末端的减音元件，并形成从第一末端到第二末端穿过减音元件的通道；将柔性过滤器隔膜设置在管的第一开口端上，使得过滤器隔膜的侧边延伸超过管的直径；在减音元件的第一末端处将过滤器隔膜和管的第一末端***通道中；使过滤器的侧边朝管的第二相对端偏置，并且使过滤器的侧边与管的外表面接触；以及将管推入通道中，从而使得管的第一末端和过滤器完全设置在减音元件内，并且使管的侧边以摩擦配合的方式设置在管的外表面与界定通道壁的减音部分的表面之间。
附图说明
现在参见附图，其中在各图中相同的元件编号一致：
图1为本发明的一个实施例中的耳塞的透视图；
图2A为图1的耳塞的横截面图；
图2B为图2A的放大的局部视图；
图2C为本发明的一个示例性实施例中的管和过滤器的视图；
图2D为本发明的另一个实施例中的图1的耳塞的横截面图；
图3为图1的耳塞的前正视图；
图4为本发明的第二实施例中的耳塞的透视图；
图5为图4的耳塞的横截面图；
图6为本发明的第三实施例中的耳塞的透视图；
图7为图6的耳塞的横截面图；
图8为本发明的另一个实施例中的图6的耳塞的横截面图；
图9为半耳听力保护装置的透视图；
图10为图9的半耳装置的一部分的放大横截面图；以及
图11为本发明的另一个实施例中的图10的半耳装置的一部分的放大横截面图。
具体实施方式
图1-3示出本发明的一个实施例中的听力保护装置。具体地讲，示出耳塞2，包括从细长的杆构件6发散出的凸缘4。杆构件6具有第一末端8和与之相对的第二末端10，凸缘4的第一凸缘从第一末端8发散出，第二末端10纵向地延伸超过凸缘4。凸缘4的形状基本上为半球形，并且沿朝向杆构件6的第二末端10的方向延伸，使得空间12在凸缘4的背面和杆构件6之间形成。多个凸缘4中的每一个都包括基本上为半圆形的横截面A。将凸缘4制成尺寸各不相同，使得邻近杆构件6的第一末端8的凸缘4的横截面为最小，并且每一个后继的凸缘4均具有较大的横截面A。
杆构件6还包括沿耳塞2的纵向轴线穿过杆构件6形成的通道14。也就是说，通道14从第一末端8到第二末端10延伸穿过杆构件6。通道在杆构件6的第一末端8和第二末端10处对耳塞2的外部打开。在一个优选的实施例中，通道14的形状基本上为圆柱形。
耳塞2还包括设置在通道14处的耳塞2内的管16。也就是说，管16固定在耳塞2上，更具体地讲，固定在通道14处的杆构件6的内部。管16为中空，形状大致为圆柱形，并且可以定位在耳塞2内，以便从杆构件6的第一末端8和第二末端10中的每一个延伸和/或退入其中，并且两端齐平。在一个优选的实施例中，如图2A所示，管16包括设置为大约与杆构件6的第二末端10齐平的一端，以及朝向杆构件6的邻近凸缘4中最大凸缘的中间部分的相对端。
耳塞2通常由具有回弹力的聚合物材料构成，并且可由优选地包括注塑成型的任何合适的常规制造技术形成。有回弹力的聚合物材料具有足够的肖氏A硬度测验器硬度值，能够为凸缘4提供所需程度的柔韧度。杆构件6可由该材料形成，以便具有更高的硬度值，从而为耳塞2提供一定程度的刚度。
可在耳塞2的制造中有效利用的许多已知的有回弹力的聚合物材料包括(但不限于)：天然橡胶、氯丁橡胶、SBR橡胶、硅橡胶、EPDM橡胶、聚丁二烯橡胶、聚氨酯弹性体、乙烯基卤化物聚合物等。
管16可由任何合适的材料构成，以便为管16提供所需的柔韧度、半刚度或刚度。例如，管可由以下材料制成：聚醚醚酮(PEEK)、金属、天然或合成橡胶材料、或塑料材料(例如聚乙烯、PVC、尼龙、乙烯树脂等)，或它们的组合。
管16优选地通过摩擦配合固定在通道14处的杆构件6的内部。如上所述，通道14和管16的形状都大致为圆柱形。管16包括外径DO和内径DI。管16的外径DO是从其外表而(即与耳塞2接触的管16的表面)测得的管16的直径。管16的内径DI是从其内表面(即不与耳塞2接触的表面)测得的管16的直径。为了在通道14内提供管16所需的摩擦配合，将管16的外径DO的尺寸确定为略微大于通道14的直径。因此，当把管16***通道14中时，构成杆构件6的邻近通道14的一部分的有回弹力的聚合物材料产生微小的移位，从而导致其中出现压缩/拉伸状态，这在耳塞2和管16之间产生所需的摩擦配合。
作为另外一种选择，可以用粘合剂将管16固定在通道14处的耳塞2上。例如，可在管16***通道14中之前，把胶水涂敷在管16和/或通道14上。然后，当胶水固化后，管16即可牢固地粘合在耳塞2的有回弹力的聚合物材料上。
如上所述，耳塞2由任何合适的有回弹力的聚合物材料形成。耳塞2和/或其各个部分可通过任何合适的方法制造，包括(但不限于)注塑成型、浇铸、挤出等。
耳塞2还包括设置在通道14内的过滤器18。在该示例性实施例中，过滤器18设置在管16的一端处的通道内。如图2A和2B所示，过滤器18设置在位于杆构件6内部的通道14中的管16的末端上或附近。此处，过滤器18是柔性的多孔薄膜，它包裹并覆盖管16的内端。在该示例性实例中，过滤器18是每英寸大约400-500条线的网孔织物，优选的是聚酯。形成过滤器18的网孔织物包括每一个的横截面积均为约4×10-7平方英寸至约6×10-7平方英寸的孔，并且优选的是约4.9×10-7平方英寸的孔。
过滤器18优选地通过摩擦配合固定在管16上并保持在通道14内。具体地讲，如以上大致所述，在将管14***通道16中之前，网孔过滤器设置在管16的一端，并且部分地包裹在其上。参见图2C。将其上具有网孔过滤器18的管16的这一端压入耳塞2的杆构件6的第二末端10处的通道14的开口。当把管16推入杆构件6时，其内端和设置在其上的网孔过滤器18穿过通道，直到到达图2A所示的位置。当把管16推入通道14时，网孔过滤器18被紧紧压在管16的开口端上。延伸超过管16的外径DO的过滤器18的边缘19楔入管16和界定通道14的杆构件6的壁之间。这使过滤器18在管16的内端上产生紧密的摩擦配合，从而将过滤器18固定在通道14内。重要的是，过滤器18的所有边缘19延伸超过管16的外径DO，使得过滤器18和内径DI之间没有可允许声音毫无障碍地通过的开口。也就是说，过滤器18固定在通道14内的管16上，使得当把耳塞2***配戴者的耳道中时，穿过管16和通道14的全部声音也必须穿过过滤器18。
在当前的实例中，网孔织物过滤器18大致为长和宽均为约0.25英寸的正方形。当然，这只是示例性的。过滤器18可以是沿一个方向的维度为约3/16英寸而沿另一个基本垂直的方向的维度为约5/16英寸的任何形状。更一般地说，过滤器18具有足以完全覆盖管16的内端的尺寸和形状，并且至少部分地沿着管16的外侧延伸，使得管16和过滤器18可如前面段落中所述的那样设置在通道14内。也就是说，过滤器18可以是正方形、矩形、圆形、椭圆形等，或者具有所述维度的上述任何组合。
在使用时，杆构件6的第二末端10充当在***期间由使用者抓握的柄部。将耳塞2凑近使用者的耳朵并随后***耳道。杆构件6的第一末端8和设置在第一末端8处的凸缘4的最小的凸缘在***时首先进入耳道。然后，通过杆构件6的第二末端10将耳塞2推入耳道。凸缘4在***时略微地压缩并且停留耳道中，以显著地阻挡声音通过。杆构件6的第二末端10的一部分保持在耳道的开口处，或者自其略微向外延伸，以充当用于移除耳塞2的柄部。
当设置在杆构件6中时，管16与通道14结合形成穿过耳塞2的通道，使得当耳塞2如所述那样正确地***时，在使用者的内耳和外部环境之间存在狭窄的空气柱。该空气柱大致包括由耳塞提供的闭塞漏缝，从而允许声音穿透耳塞，并到达使用者内耳中的听觉器官。因此，耳塞提供了降低的减音，从而当正确***耳塞时，使用者可听见来自外部环境的声音，但是仍然受到一定程度的听力保护。
由通道14和管16所生成的空气柱被越过管16的内端延伸的过滤器18隔断。该空气柱基本上为形成于耳塞2中的预期漏缝，以允许声音穿过耳塞2到达配戴者的内耳。这个漏缝降低了由耳塞2提供的减音的总体程度。然而，过滤器18的孔形成了气流阻力区域，该气流阻力区域用于衰减或降低穿过管16的声波振幅，以便衰减部分或全部泄漏的声音。因此，尤其当耳塞2暴露于低频时，过滤器18保持由通道14和管16提供的降低的减音。例如，当根据标准EN352-2进行测试时，对耳塞2的一个测试显示SNR为14。
除其他因素外，声音穿过由管16产生的通道的传播取决于形成于管16中的空气柱的体积，以及覆盖管16的内端的过滤器18的孔率。也就是说，至少管16的内径DI和长度(其界定内部空气柱)和过滤器孔尺寸和密度(即每平方英寸的孔)对于声音穿过耳塞2的传播是关键参数。
一般来讲，管16可具有任何足够尺寸的外径DO，以便如上所述的那样易于***通道14，并且通过充分的摩擦配合保持在通道中。选择管16的内径DI，以方便所需的声音传播。例如，内径DI通常在约0.031英寸至约0.062英寸的范围内。管16的对应长度X分别为约0.200英寸至约0.500英寸。更具体地讲，在一个优选的实施例中，内径DI为约0.030英寸，长度X为约0.256英寸。在另一个实施例中，内径DI为约0.020英寸，长度X为约0.500英寸。如上所述，网孔织物过滤器18为约0.25英寸×0.25英寸，并且包括面积为约4×10-7英寸2至约6×10-7英寸2的孔。孔以约每平方英寸460个孔的密度均匀地分布在整个织物过滤器18上。
耳塞2的重要特征是过滤器18的边缘19在管16的整个外径DO上延伸并且超过管16的外径DO极限，从而包裹或覆盖管16的内部开口端。也就是说，在过滤器18和管16的内径DI之间没有提供这样的开放空间，即通过此开放空间声音可以毫无障碍地传播穿过管16，并最终到达配戴者的内耳。这种结构提供了低减音，但即使在最低的频率下该低减音也大于零。例如，当根据标准EN352-2进行测试时，耳塞2可以提供约12至约17的SNR值。
在例如将耳塞2***使用者的耳道时，管16的压缩或其他变形显然是不期望的，因为管16的这种变形将导致由管16界定的空气柱的相应变形。因此，用于制造管16的材料(见上文)必须适于在耳塞2的常规使用和抓握时保持管16的形状和维度。例如，管16可由刚性或半刚性的橡胶或塑料材料制成。
另外，该实施例中的管16放置在通道14中并且邻近杆构件6的第二末端10，如图2A中的实例所示。这个结构具有许多优点，包括设置管16，以便在耳塞2***耳道时限制施加在管16上的压缩力。也就是说，在***时，凸缘4在耳道中被接纳，并且杆构件6的第二末端10定位在耳道的开口处，或者自其向外延伸。因此，凸缘4(而非杆构件6的第二末端10)承受了与耳塞2的***相关联的大部分的压缩力。
另外，舒适性的优点来源于将管16邻近杆构件6的第二末端10设置。具体地讲，管16的刚性或半刚性性质不会在配戴耳塞2时影响使用者，如上所述，因为在耳塞2***时，杆构件的第二末端10通常不位于耳道内。因此，使用者仅感受到杆构件6的第一末端8的舒适、柔韧的性质。
如本文所述，可以对未受管16支撑的通道14的部分进行加固，以抵消***的压缩力。作为另外一种选择，这种通道可以不包括加固件，从而可以在***和/或使用时略微地压缩。然而，本发明设想出这种条件，并由此适当确定通道14的尺寸，使得通道14的压缩不会阻碍所需的声音传播。也就是说，由于有适当确定尺寸的通道直径，即使在通道14压缩时声音的通道或“泄漏”仍然保持不变。
至此，已示例性地描述了管16，它大致从杆构件6的第二向后末端10延伸到大致邻近最大的凸缘4的杆构件6的中间部分。参见图2A。然而，管16可以为任何所需的长度，并且可以设置在通道14内的任何所需的位置。例如，如图2D所示，管16的长度X’显著小于图2A所示的长度。此处，管16设置在通道14内，并位于杆构件6内远离第二末端10的位置。如以上有关图2A的构造所述，过滤器18配合在最邻近杆构件6的第一末端8的管16的末端上。
至此，已对本发明进行了描述，它包括以摩擦的方式配合在通道14内的管16和过滤器18。然而，本发明清楚地设想出其他实施例，其中例如不存在这种管16。也就是说，在一个替代实施例中，耳塞2包括具有适当的内部维度的通道14，以形成穿过耳塞2延伸的所需的空气柱。在此实施例中，过滤器设置在杆构件6内，以使其完全越过通道14延伸。例如，过滤器可在通道14处粘合到杆构件6上，使得过滤器18完全越过通道14延伸。作为另外一种选择，过滤器18可与杆构件6一体地形成。
如本文所示和所述，耳塞2还可包括嵌入杆构件6中和/或自杆构件6延伸的杆(未示出)。杆可用于：向杆构件提供一定程度的刚度；作为柄部以方便将耳塞2***使用者的耳道和从其中取出；将绳索或其他装置连接到耳塞；等等。杆沿着耳塞2的纵向轴线设置。因此，通道14延伸穿过杆构件的数个部分，并且穿过杆的至少一部分。这种杆由刚性或半刚性材料构成，例如合成或天然橡胶、塑料等。
图4-5示出根据本发明的另一个实施例的耳塞20。请注意：类似的部分和部件在本文全文中以一致的附图标号表示。
耳塞20包括设置在细长的杆构件6的第一末端8处的减音部分22。一般来讲，减音部分22为可***使用者的耳道、并且适用于阻碍和/或阻止声音穿过耳道的任何物项。更具体地讲，如图4-5所示，减音部分22大致为半球状的瓣，其朝向杆构件6的第二末端10向后延伸。
耳塞20还包括通道14，通道14沿着耳塞20的纵向轴线延伸穿过杆构件6并且穿过减音元件22，使得通道在减音元件22的***表面24处和杆构件6的第二末端10处对外部环境打开。管16优选地通过摩擦配合设置在通道14处的耳塞20内并保持在其中，摩擦配合是由于管16的外径DO略微大于通道14的直径而产生。管16可与通道14的长度完全相同，或者其长度X可小于或大于通道14的长度。在一个优选的实施例中，如图5所示，管16显著比通道短，并且管16邻近杆构件6的第二末端10设置。过滤器18设置在管16的内端上，并且完全越过内径DI和外径DO延伸，过滤器18包裹管16的侧面，以便楔入管16和形成通道14的杆构件6的材料之间。有关耳塞20的过滤器18的设置、结构和特性与以上参照耳塞2的描述类似。
如上所述，根据需要，杆构件6由任何合适的柔性、半刚性或刚性材料制成。具体地讲，杆构件6可由塑料或橡胶材料构成，并且可优选地通过注塑成型形成。
减音部分22优选地由可压缩的、有回弹力的材料制成，例如可压缩的、有回弹力的塑料或橡胶材料或组合物。优选地，减音部分由类似泡沫的材料构成，此类泡沫材料由具有即时恢复特性的柔软的、柔韧的自发泡沫组成，例如聚氨酯或丙烯酸树脂共混物泡沫。除此之外，其他合适的泡沫包括PVC、硅树脂和腈。合适的泡沫在例如授予Gardner，Jr.等人的美国专利No.5,792,998中有所描述，该专利以引用方式并入本文。本文所述耳塞由具有低静态刚度和高动态刚度的动态刚性泡沫材料构成。另一种合适的泡沫在例如授予Wood的美国专利No.4,158,087中有所描述，该专利以引用方式并入本文。减音部分22可以例如通过模制方法形成，然后通过例如胶水等粘合剂粘结在杆构件6的第一末端8上。
在使用中，通过杆构件6的第二末端10抓握耳塞20，并使其邻近使用者的耳朵。然后，将减音元件22***耳道的开口，并通过推压杆构件6的第二末端10将其***耳道。减音元件22在耳道内压缩并停留在耳道中，以衰减从外部环境传播到内耳的声音。当耳塞22完全***时，杆构件6的第二末端10保持在耳道处，或从耳道向外延伸。要取出耳塞20，使用者抓住露出的第二末端10，并从耳道中拉出耳塞20。
如上所述，位于耳道中的收缩的减音部分22提供了减音，但允许声音经由延伸穿过耳塞20的通道14和管16所形成和保持的空气柱到达内耳。
此处，如以上结合图1、2和2A所述，管16的内径DI为约0.031英寸至约0.062英寸；长度X为约0.200英寸至约0.500英寸；并且更具体地讲，在一个示例性实施例中，内径DI为约0.040英寸，长度X为约0.256英寸，而在另一个实施例中，DI为约0.020英寸，L为约0.500英寸。
耳塞20的过滤器18包括如上所述的孔，该孔产生衰减或降低穿过管16A(相对于耳塞2所述)而传播的声波振幅的气流阻力区域，耳塞20的效果是在包括较低频的一定频率范围内产生大于零的降低的减音。
另外，尽管至此已经将耳塞20描述为包括管16，但本发明设想出不含管16的耳塞20的实施例，其中如以上结合耳塞2所述的那样，将过滤器18设置和/或固定在通道14内。
图6和7示出本发明的另一个实施例中的耳塞50。耳塞50包括具有第一末端54和与之相对的第二末端56的本体部分52。另外，耳塞50包括沿着其纵向轴线从第一末端54到第二末端56形成的通道14。管16设置在通道内，并且在其中固定到本体部分52上。过滤器18设置在管16的内端上，并且完全越过内径DI和外径DO延伸，过滤器18包裹管16的侧面，以便楔入管16和界定通道14的本体部分52的材料之间。有关耳塞20的过滤器18的设置、结构和特性与以上参照耳塞2的描述类似。如此前所述，管16和过滤器18优选地以摩擦的方式配合在通道14中，但也可以粘附或粘结在一起。
耳塞50由可压缩的、有回弹力的材料形成，例如类似泡沫的材料。更具体地讲，耳塞50优选地由聚氨酯、丙烯酸树脂共混物、PVC、硅树脂、腈等所制成的泡沫构成。耳塞50可通过任何合适的常规制造方法形成，包括(但不限于)模制、挤出、压铸等。
通道14可在制造本体部分52时形成，或在单独的后续工序中形成。例如，在本体部分52通过模制形成的情况下，相关模具包括设置在其中的插件，本体部分52在该插件周围形成，从而形成通道14。也就是说，将液态形式的泡沫材料注入模具中。插件为(例如)在模具内延伸的销轴成型元件。允许泡沫材料膨胀并填充插件周围的模具。一旦泡沫完全形成，新的本体部分52就从模具中弹出。弹出时，插件从本体部分中被移除，从而形成通道14。
当然作为另外一种选择，通道14可在单独的工序中形成。也就是说，可以首先制造本体部分52，然后通过例如授予Taylor的美国专利申请No.10/346,604(该申请全文以引用方式并入本文)中所述钻孔、蚀刻、激光处理，以及授予Schreiber的美国专利申请No.10/660,015(该申请全文以引用方式并入本文)中所述水喷处理随后形成通道。
在本体部分52和通道14形成之后，将其上具有过滤器18的管16***通道14，并且在其中以类似于有关耳塞2所述的方式固定到本体部分52上。管16的长度可大于或小于通道14的长度。在图示实施例中，管16的长度显著小于通道14的长度，并且管16邻近耳塞50的第二末端56设置。
在使用中，耳塞50首先压缩，以减小其横截面直径。优选地，这通过使用者在手指或手之间围绕耳塞的纵向轴线揉搓耳塞52来实现。应用这种揉搓/压缩技术，直到耳塞50的直径大约小于使用者的耳道的直径为止。然后，将耳塞50的第一末端54或第二末端56穿过耳道的开口***并进入耳道。将耳塞50***耳道至一定深度，使得本体部分52的后端54、56位于耳道的开口处或者自开口略微向外延伸。一旦***耳道，构成耳塞50的有回弹力的材料就从其暂时的压缩状态膨胀，以填充耳道并使耳塞50停留在其中，从而有效地衰减声音的传播。
然而，虽然通过耳塞50的本体部分52实现了显著程度的减音，但是延伸穿过本体部分52的核心的通道14和管16界定了将内耳的听觉器官与外部环境连通的空气柱。因此，允许声音从外部环境穿过管16到达内耳。这样，耳塞50为使用者提供一定程度的听力保护，同时仍然允许使用者能够听见声音，从而提供相对降低的减音。过滤器18设置在耳塞50内，从而使穿过管16传播的一些声音通过过滤器18的孔。如此前所述，过滤器18的孔界定气流阻力区域，而气流阻力区域衰减了穿过管16的泄漏的声音。耳塞50的管16的内径DI与之前所述相同。耳塞60的构造在一定频率范围(尤其包括低频)内产生降低的减音(但是减音大于零)。
如同本文所述的本发明的其他实施例一样，至此已将耳塞50描述为包括管16。然而，本发明清楚地设想出不包括管16的耳塞50。耳塞50的此实施例将包括所述的通道14，但是被成形为具有以上关于管16所述的特定维度，以便界定所需的空气柱。在此实施例中，过滤器18将设置和/或固定在通道14处的耳塞50的本体部分52内，并越过此处延伸，以便如以上详细描述的那样过滤穿过通道14而传播的声音。
此外，图6-7中示出耳塞50，它具有设置在通道14中的管16，并且管16的一端邻接本体部分52的第二末端56，而管16的另一端大致从中间延伸穿过本体部分52。当然，这是示例性的构造。如同前面的实施例一样，管16可包括比所示长度更短的长度X，使得管16的两端都设置在耳塞50的本体部分52的中心区的通道14中。
至此已经描述了本发明的听力保护装置，它包括设置在延伸穿过听力保护装置的通道14中的单个管16，其中单个过滤器18配合在管16的内端上。当然，这个构造仅仅是示例性的。根据本发明的听力保护装置可包括设置在通道14中的多根管16，每一根管都配合有过滤器18。例如，图2D的耳塞2可包括多个小管结构16/小过滤器结构18，其中这种多个结构沿着通道14的长度设置。
此外作为另外一种选择，在本发明的另一个示例性实施例中，如图8所示，所提供的耳塞60包括其宽度略微大于之前的实施例的通道14，以便接纳和保持在其内设置有第一管16的第二管62。如所示的那样布置过滤器18，以覆盖和封闭第二管62的内端。第一管16可以摩擦的方式配合在第二管62内，或作为另外一种选择可以粘合到第二管62，或与其一体地形成等等。第二管62的第一末端延伸邻近耳塞60的第一末端54。图8中示出第二管62的第一末端延伸超过第一管16的第一末端。第一管16和第二管62的第二末端同样地设置成与耳塞60的第二末端56大致齐平。当然，这个构造是示例性的，并且可以修改。例如，第一管16可更加居中地定位在耳塞本体52内，使得第二管62延伸超过第一管16的第一末端和第二末端。还应注意，第二管62在第一末端和/或第二末端处延伸超过第一管16的距离可根据需要而改变，并且第二管62可定位在通道14中，使得不邻接耳塞本体部分52的后端54、56的任何一端。
如同上述耳塞50一样，该耳塞60提供了相当程度的减音，但是延伸穿过本体部分52的中心的第一管16和第二管62与通道14的剩余部分结合，共同界定了当使用者佩戴耳塞60时将内耳的听觉器官与外部环境连通的空气柱。因此，允许声音从外部环境穿过管16、62达到内耳。但是，如本文以上所述，过滤器18衰减了穿过此空气柱传播的一部分声音。这样，耳塞60为使用者提供了一定程度的听力保护，同时仍然允许使用者能够听到声音，从而在一定频率范围内，特别是在低频下提供了低减音。
第一管16的内径DI与之前所述相同。第二管62的内径DI为约0.020英寸至约0.090英寸；长度Y为约0.100英寸至约1.250英寸；并且更具体地讲，在一个优选的实施例中，内径DI为约0.062英寸，长度Y为约0.700英寸。相对于第一管16和第二管62相应确定通道14的尺寸。
图9-11示出本发明的一个实施例中的半耳装置100。该半耳装置100包括弯曲的颈带102，颈带102具有第一末端104和与之相对的第二末端106。减音元件108设置在颈带102的第一末端104和第二末端106中的每一个末端处。颈带102包括设置在第一末端104和第二末端106中的每一个末端处的连接部分110。每一个减音元件108均包括保持部分112，该保持部分112接纳和保持颈带102的连接部分110。保持部分112设置在每一个减音部分108的远端114上。远端114定位在与减音元件108的***端116相对的位置。
如图10所示，在一个实施例中，颈带102的连接部分110的形状大致为球形。减音元件108的保持部分112相应地为中空球形形式。因此，连接部分110和保持部分112的组合有效地形成了球窝接头，该球窝接头将减音元件108牢固地附接到颈带102上，但是允许减音元件108在其上转动。
如图10所示，在该实施例中，减音元件108还包括通道14、固定在通道14中的管16、以及设置在管16的内端上并且覆盖该内端的过滤器18。通道14可采用从减音元件的***端116到远端114的任何路径，并且以示例性形式显示为与元件108的纵向轴线成一定角度地直线穿过元件108。
如图11所示，在半耳装置100的另一个实施例中，连接部分110的形状为棒状，并且在相应形状的保持部分112内被接纳和固定地保留。此处，连接部分110通过摩擦配合、粘合剂等方式固定在保持部分112内。因此，减音元件108固定地保持在颈带102上。本实施例的减音元件108还包括通道14、固定在通道14中的管16、以及设置在管16的内端上并且覆盖该内端的过滤器18。此处，通道14沿着减音元件108的纵向轴线从***端116直线延伸到远端114，并且穿过保持部分112、连接部分110、以及穿过颈带102的末端106。
优选地，减音元件108由可压缩的、有回弹力的材料形成，例如橡胶、塑料、或类似泡沫的材料。颈带102由更具刚性的橡胶或塑料材料构成。如此前所述，管16由刚性或半刚性的材料构成，例如橡胶或塑料，以便在半耳装置100的抓握和使用过程中保持管16的完整性。管16可延伸穿过整个所述的组件，或根据需要仅穿过减音元件108的一部分或全部。优选地，如图9和10所示，管16仅部分地延伸到14中，并且邻近减音元件108的远端114设置。过滤器18为(例如)网孔织物方块，其具有穿过其形成的孔，其中如以上关于本发明前面的示例性实施例所述，织物方块基本上包裹并且覆盖管16的内端。
在使用中，使减音元件108的***端116邻近使用者的耳道开口。***端116穿过耳道开口，并将减音元件108相应地推入耳道，它们在耳道中压缩并停留就位，从而有效地减音。当如所述的那样正确***减音元件108时，颈带102垂在下颚下面、或越过颈部后面、或放置在使用者的头顶，以便支承半耳装置100并方便其抓握。
如此前所述，延伸穿过减音元件108的通道14的管16形成空气柱，空气柱将使用者的内耳与外部环境连通，以允许使用者能够听见声音。因此，半耳装置100为使用者提供减音，但仍然允许使用者能够听见声音，从而获得低减音耳塞。如上所述，过滤器18吸收或衰减穿过管16传播的声音，特别是低频声音。结果得到在包括较低频的一定频率范围内提供较低的减音(但是仍然大于零)的半耳装置100。
本文已将半耳装置100描述为包括管16。然而，如参照本发明的其他实施例所述，半耳装置可以不包括管16，并且可以仅包括通道14，并适当地确定通道14的尺寸和维度，以便在减音元件中形成用于传播声音的空气柱。当然，在此实施例中，可以将过滤器18固定在通道14处的减音元件108上，或者将过滤器18以自支承摩擦的方式配合在通道14内。
尽管本文全文所示和所述的通道14和管16的形状大致都为圆柱形，并且都穿过直线路径(例如，如图2A、5、7和11所示的耳塞的纵向轴线)，但是本发明清楚地设想出管16和/或通道14可具有任何形状，并且可以穿过能够和适用于产生使声音从外部环境传播到使用者内耳的听觉器官的通道的任何路径。例如，管16和/或通道14可具有任何所需的直线和/或曲线的横截面，并且还可经过任何所需的路径穿过特定的听力保护装置(例如，直线的、有角度的、弯曲的、螺旋的路径等)。另外，管16和/或通道14的横截面可具有沿着其长度改变的宽度。
本文全文所示和所述的耳塞还可包括杆和/或从其上延伸的绳索。杆和/或绳索可通过粘合剂固定到耳塞的表面上，或者杆和/或绳索可部分地嵌入耳塞中并由此安装在耳塞上。管16和/或通道14可延伸穿过杆和/或绳索的一部分，从而形成将声音传递到使用者的内耳所需的空气柱。在这种情况下，过滤器18将设置在杆或绳索内。作为另外一种选择，管16和/或通道14可偏离杆和/或绳索与排口(位于相对于***端的耳塞末端处)的连接点。
本发明的听力保护装置是在一定频率范围内，特别是在较低频下为使用者提供相对低(但是大于零)的减音的装置，具体地讲是耳塞。该听力保护装置结构简单，并且仅需要低成本的管子和过滤器。此外，本发明的耳塞易于制造，具有成本效益，并且耐用。
尽管已经结合示例性实施例对本发明进行了描述，但是本领域内的技术人员应当理解，在不脱离本发明范围的情况下，可对本发明进行各种修改，并且可用等同元件替代本发明的元件。另外，在不脱离本发明实质范围的情况下，可对本发明的教导内容进行多种修改，以适应具体情况或材料。因此，本发明并非旨在受限于构思用于实施本发明并公开作为最佳模式的具体实施例，相反地，本发明将包括所附权利要求书范围内的全部实施例。

Claims (23)

1.一种听力保护装置，包括：
减音部分，其被构造为设置在使用者的耳道内以阻挡声音通过；
通道，其穿过所述减音部分而形成，并被构造当所述减音部分设置在所述耳道内时允许声音穿过所述减音部分；
管，其设置在所述通道中，并且被构造为允许所述通道中的声音从所述管中穿过；以及
过滤器，其设置在所述管的一端并且定位在所述减音部分的内部处；
其中所述过滤器衰减一些穿过所述管的声音，并且其中，所述过滤器包括侧边，所述侧边延伸超过所述管的外径并且以摩擦配合的方式设置在所述管的外表面与所述减音部分的界定所述通道的表面之间，使得所述过滤器覆盖所述管的所述一端。
2.根据权利要求1所述的听力保护装置，其中所述过滤器包括隔膜，所述隔膜具有穿过其形成的多个孔。
3.根据权利要求2所述的听力保护装置，其中每一个所述孔的横截面积为约4×10-7平方英寸至约6×10-7平方英寸。
4.根据权利要求3所述的听力保护装置，其中所述横截面积为约5.4×10-7平方英寸。
5.根据权利要求2所述的听力保护装置，其中所述过滤器包括织物并且其表面积大于所述管的横截面积。
6.根据权利要求1所述的听力保护装置，其中所述减音部分包括杆构件和设置在所述杆构件上的至少一个向后延伸的凸缘，所述通道大致沿着所述杆构件的纵向轴线延伸穿过所述杆构件，所述通道的长度大于所述管的长度，并且所述管的所述一端和设置在所述管的所述一端上的所述过滤器定位在沿着所述杆构件的长度的大约中间位置。
7.根据权利要求6所述的听力保护装置，还包括多个所述向后延伸的凸缘，其中每一个所述凸缘的形状均大致为半球形并且从所述杆构件延伸以界定所述凸缘与所述杆构件之间的空间，所述凸缘中的第一凸缘设置在所述杆构件的***端，并且所述凸缘中的剩余凸缘沿着所述杆构件设置并且尺寸沿远离所述***端的方向顺序增大。
8.根据权利要求1所述的听力保护装置，其中所述减音部分包括由可压缩的、有回弹力的泡沫形成的大致为圆柱形的本体部分，所述本体部分被构造为被压缩并被***所述耳道，并且所述通道大致沿着所述圆柱形的本体部分的纵向轴线延伸。
9.根据权利要求1所述的听力保护装置，还包括被构造为围绕使用者的头部或颈部或者在使用者的下颚下面延伸的带子，其中所述减音部分设置在所述带子的末端处。
10.根据权利要求9所述的听力保护装置，其中所述通道延伸穿过所述减音部分并且穿过所述带子的一部分。
11.根据权利要求1所述的听力保护装置，其中所述通道大致为圆柱形，所述通道的直径为至少约0.040英寸，所述通道的长度大约等于所述减音部分的长度。
12.根据权利要求11所述的听力保护装置，其中所述管的内径为约0.031英寸至约0.062英寸，所述管的长度为约0.200英寸至约0.500英寸。
13.根据权利要求12所述的听力保护装置，其中所述内径为约0.040英寸以及所述管的长度为约0.250英寸。
14.根据权利要求1所述的听力保护装置，还包括以下中的至少一者：绳索，其将所述减音部分连接到第二减音部分；以及杆，其固定到所述减音部分上并从所述减音部分延伸，其中所述通道延伸穿过所述杆的至少一部分。
15.根据权利要求1所述的听力保护装置，其中所述管包括第一管部分和第二管部分，所述第一管部分的横截面积大于所述第二管部分的横截面积，所述第二管部分至少部分地设置在所述第一管部分内。
16.根据权利要求15所述的听力保护装置，其中：
所述第一管部分的长度小于所述通道的长度，
所述第二管部分的长度小于所述第一管部分的长度，
所述第二管部分完全包含在所述第一管部分内，
所述第一管部分在所述通道内延伸超过所述第二管部分，以及
所述过滤器为柔性开孔的隔膜，所述隔膜在所述第一管部分的延伸的末端上面延伸并且包裹所述第一管部分的侧面，从而以摩擦配合的方式设置在所述第一管部分的外表面与所述减音部分的界定所述通道的表面之间。
17.根据权利要求16所述的听力保护装置，其中所述第二管部分的内径为约0.030英寸以及所述第一管部分的内径为约0.060英寸。
18.一种听力保护装置，包括：
减音部分，其被构造为设置在使用者的耳道内以阻挡声音通过；
通道，其大致沿着所述减音部分的纵向轴线穿过所述减音部分而形成，其中所述通道被构造为当把所述减音部分设置在所述耳道内时允许声音穿过所述减音部分；
薄的过滤器隔膜，其设置在所述减音部分内部的所述通道中；
其中所述过滤器隔膜包括界定气流阻力区域的多个孔，所述气流阻力区域被构造为衰减穿过所述通道的声音；
其中所述过滤器隔膜具有比管的横截面积大的表面积，并且衰减一些穿过所述管的声音，并且其中所述过滤器隔膜包括侧边，所述侧边延伸超过所述管的外径并且以摩擦配合的方式设置在所述管的外表面与所述减音部分的界定所述通道的表面之间，使得所述过滤器隔膜覆盖所述管的一端。
19.根据权利要求18所述的听力保护装置，其中每一个所述孔的横截面积为约4×10-7平方英寸至约6×10-7平方英寸。
20.根据权利要求19所述的听力保护装置，其中所述横截面积为约4.9×10-7平方英寸。
21.根据权利要求18所述的听力保护装置，其中所述过滤器隔膜包括织物。
22.一种制造听力保护装置的方法，包括：
形成减音元件，其具有相对的第一末端和第二末端；
形成通道，其从所述第一末端到所述第二末端穿过所述减音元件；
将柔性过滤器隔膜设置在管的第一开口端上，使得所述过滤器隔膜的侧边延伸超过所述管的直径；
在所述减音元件的所述第一末端处将所述过滤器隔膜和所述管的所述第一开口端***所述通道；
将所述过滤器隔膜的所述侧边向所述管的相对第二端偏置，并且使所述过滤器隔膜的所述侧边与所述管的外表面接触；以及
将所述管推入所述通道，使得所述管的所述第一开口端和所述过滤器隔膜完全地设置在所述减音元件内，并且使得所述过滤器隔膜的所述侧边以摩擦配合的方式设置在所述管的所述外表面与所述减音元件的限定所述通道的壁的表面之间。
23.根据权利要求22所述的方法，其中将所述过滤器隔膜的所述侧边向所述管的相对第二端偏置包括向所述减音元件的所述第二末端推压所述通道中的所述管，使得所述通道的所述壁接触所述侧边并且沿着朝向所述管的所述相对第二端的方向折叠所述侧边，直到所述侧边接触所述管的所述外表面为止。
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