KR100749817B1 - 소음 차폐용 음향 필터 및 이를 적용한 귀속형 청각 보호구 - Google Patents

소음 차폐용 음향 필터 및 이를 적용한 귀속형 청각 보호구 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소음성 난청을 예방할 수 있는 청각 보호구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소음으로 인한 난청예방과 동시에 청각보호구를 사용함으로써 나타날 수 있는 대화 장애를 해결할 수 있는 소음 차폐용 음향 필터 및 이를 적용한 귀속형(In-The-Ear : ITE) 청각 보호구에 관한 것이며, 파가 전달되는 파이프의 단면적의 변화에 따라 음파의 전달 특성이 달라지게 하는 음향 필터의 원리를 이용한 청각보호구의 중요한 부분으로서 대화에 필요한 음성대역을 전달대역으로 설정하여 소음으로 인한 난청예방과 동시에 청각보호구를 사용함으로써 나타날 수 있는 대화 장애를 해결할 수 있다.
소음성 난청, 청각보호, 음향 필터, 귀속형, 소음 차폐, ITE

Description

소음 차폐용 음향 필터 및 이를 적용한 귀속형 청각 보호구 {ACOUSTIC FILTER AND ITE TYPE HEARING PROTECTORS APPLIED BY IT}
도 1은 기존의 귀속형 청각보호구들을 보여주는 도면이다.
도 2는 인간의 가청 음역과 발화 및 청취 음역을 도시하는 도면이다.
도 3a와 도 3b는 각각 음관이 넓어지는 형태의 음향 필터의 단면도 및 전기적 상사모델을 보여주는 도면이다.
도 4a와 도 4b는 각각 음관이 좁아지는 형태의 음향 필터의 단면도 및 전기적 상사모델을 보여주는 도면이다.
도 5는 외이의 전기적 상사모델을 도시하는 도면이다.
도 6은 음향 필터와 외이의 전기적 상사 모델을 결합한 전기적 시스템을 도시하는 도면이다.
도 7은 도 6에서 보인 전기적 시스템의 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
도 8은 외이의 특성을 포함한 음관이 좁아지는 형태의 음향 필터에 대한 음향 전달특성을 측정하기 위한 실험 구성도이다.
도 9a와 도 9b는 도 8에 따른 특성 실험결과를 도시하는 그래프이다.
도 10은 본 발명에 따른 소음 차폐용 음향 필터의 구조를 도시하는 도면이다.
도 11a와 도 11b는 본 발명에 따른 청각보호구의 구조 및 착용 가상도이다.
도 12a와 도 12b는 공진기를 포함한 음향 필터 구조 및 착용 상태 단면도이다.
도 13a와 도 13b는 튜브를 포함한 음향 필터 구조 및 착용 상태 단면도이다.
도 14a와 도 14b는 단면적이 서서히 감소하는 음관을 포함한 음향 필터 구조 및 착용 상태 단면도이다.
도 15a와 도 15b는 깔때기 모양의 음관을 포함한 음향 필터 구조 및 착용 상태 단면도이다.
도 16은 본 발명에 따른 소음 차폐용 음향 필터에 소정의 막이 삽입되는 구조를 도시하는 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 음향 필터 12 : 제1 음관
14 : 제2 음관 16 : 공진기
18 : 튜브 17 : 제3 음관
19 : 깔때기 모양의 음관
20 : 이어 몰드
본 발명은 소음성 난청을 예방할 수 있는 청각 보호구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소음으로 인한 난청예방과 동시에 청각보호구를 사용함으로써 나타날 수 있는 대화 장애를 해결할 수 있는 소음 차폐용 음향 필터 및 이를 적용한 귀속형(In-The-Ear : ITE) 청각 보호구에 관한 것이다.
현대 사회에서 소음성 난청은 세계적으로 심각한 직업병으로서 미국의 경우 3천만 명 이상이 소음에 노출되어 있다고 보고되고 있으며, 우리나라의 직업병 유소견자 중 소음성 난청이 전체의 절반 이상을 차지하고 있다. 강한 소음이 발생되는 장소에서 장시간 노출되었을 때 단계적으로 청력이 손상되어 일어나는 소음성 난청은 소음의 특성에 따라 그 정도가 달라질 수 있으며, 일단 발생하면 효과적인 치료 방법이 없고 회복이 불가능하므로 예방을 통해서만 줄일 수 있다.
이러한 난청예방 관점에서 각종 청각보호구가 사용되고 있는데, 크게 일반적인 이어폰과 유사한 귀속형과 귀바퀴를 모두 덮는 헤드폰 형태의 귀덮개(earmuff)형으로 분류되며, 그 중에서 착용자의 편의성, 미용효과, 휴대성 등의 측면에서 귀속형이 선호된다.
도 1은 기존의 귀속형 청각보호구들을 보여주는 도면으로, 기존의 청각보호구들은 청각보호의 관점에서 큰 효과를 제공하고 있지만, 실제 소음 환경에 노출되어 있는 사용자들의 착용 빈도는 높지 않다. 특히, 소음 환경에서 청각 보호구를 착용하였을 때 원활한 의사소통의 어려움과 착용시의 폐쇄감은 청각보호구 착용을 꺼리는 가장 큰 이유가 된다.
난청예방을 위해서는 소음 환경에서 사용자가 지속적으로 청각보호구를 사용하는 것이 필수적이다. 하지만, 앞서 살펴본 바와 같이 기존의 청각보호구가 가지 는 불편함은 사용자가 청각보호구 착용하는 시간을 줄이는 원인이 되어 난청예방 효과를 떨어뜨리게 된다. 그러므로, 청각보호구가 난청예방에 효과를 보이기 위해서는 소음 차폐기능과 함께 사용상의 문제점을 개선하여 소음 환경에서 사용자들이 항상 청각보호구를 착용할 수 있도록 해야 한다.
본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 소음으로 인한 난청예방과 동시에 청각보호구를 사용함으로써 나타날 수 있는 대화 장애를 해결하여 지속적으로 청각보호구를 사용할 수 있도록 하는데 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 소음 차폐용 음향 필터는 음파가 전달되는 파이프의 단면적의 변화에 따라 음파의 전달 특성이 달라지게 하는 음향 필터의 원리를 이용한 청각보호구의 중요한 부분으로서 대화에 필요한 음성대역을 전달대역으로 설정하여 소음으로 인한 난청예방과 동시에 청각보호구를 사용함으로써 나타날 수 있는 대화 장애를 해결할 수 있다.
음향 필터의 통과대역을 결정하는데 있어서 중요한 가청음역은 도 2에 도시된 바와 같이 20Hz부터 20kHz이며, 20대 이후부터 노화와 관련하여 16kHz 정도까지 낮아지게 되고, 이 중 의사소통에 관여하는 회화음역은 100Hz부터 8kHz까지로 알려지고 있다. 그러나, 회화의 크기(즉, 소리의 에너지)를 인지하는 데는 125Hz부터 1kHz사이의 주파수 범위가 95% 정도 기여하고, 1㎑∼8㎑사이의 주파수 범위가 5%정도 기여한다. 회화의 의미 파악에서 500㎐ 이하의 주파수 범위는 단지 약 5% 정도만 기여하며 500Hz부터 2kHz사이의 주파수 범위가 약 70%의 기여도를 갖는다. 그리고, 나머지 25%는 2kHz부터 8kHz 사이의 주파수 범위에 관련되어 있다. 이러한 회화 음의 특성으로부터 대화의 문제점을 해결할 수 있는 소형의 음향 필터를 설계하는데 있어서 고려해야 할 전달대역이 2kHz 미만임을 알 수 있다.
Ⅰ. 소형 음향 필터의 설계
음관의 모양이나 단면적의 급격한 변화로 인해 음관을 지나는 음향 에너지가 감쇄되는 것이 음향 필터의 기초이다. 음관 형태의 급격한 변화가 시작되는 부분의 입력 임피던스에 따라서 시스템은 저역통과 필터, 고역통과 필터, 및 대역통과 필터로 동작하며, 음향학적으로 단면적이 줄어드는 부분이 포함되면 저역통과 필터의 특성을 가지는 것으로 알려져 있다.
소형 음향 필터에 적용할 저역통과필터는 단면적을 급격하게 감소하거나 증가하는 두 가지의 형태가 있다.
1. 소형 음향 필터의 타입
1.1. 타입1
단면적이
Figure 112005027123576-pat00001
인 음관에 길이
Figure 112005027123576-pat00002
, 단면적
Figure 112005027123576-pat00003
로 넓어지는 부분을 삽입하여 저역통과 특성을 갖는 음향 필터를 설계할 수 있다.
Figure 112005027123576-pat00004
을 만족하는 저주파 영역에서 단면적이 넓어지는 것은 음향 컴플라이언스(compliance)를 포함하는 것과 같이 보인다(
Figure 112005027123576-pat00005
).
도 3a와 도 3b는 각각 음관이 넓어지는 형태의 음향 필터의 단면도 및 전기적 상사모델을 보여주는 도면이다.
도 3a의 음향 필터의 구조상에서 단면적이 급격히 변화하는 경계에서의 체적속도(volume velocity)
Figure 112005027123576-pat00006
는 연속이므로,
Figure 112005027123576-pat00007
(1)
이다. 즉,
Figure 112005027123576-pat00008
(2)
이므로, 매질의 특성 임피던스의 비는 아래의 식(3)과 같이 각 부분의 면적 비로 나타낼 수 있다.
Figure 112005027123576-pat00009
(3)
일정한 두께의 층이 두개의 같은 매질 사이에 있다고 가정할 때, 음향 에너지 전달계수(
Figure 112005027123576-pat00010
)는 식(4)에 의해 정의된다.
Figure 112005027123576-pat00011
(4)
따라서, 식(4)로부터, 음향 필터의 전달 특성(
Figure 112005027123576-pat00012
)을 구할 수 있다.
Figure 112005027123576-pat00013
(5)
만약,
Figure 112005027123576-pat00014
이라면
Figure 112005027123576-pat00015
,
Figure 112005027123576-pat00016
, 그리고
Figure 112005027123576-pat00017
이므로, 전달특성(
Figure 112005027123576-pat00018
)은
Figure 112005027123576-pat00019
(6)
이 된다.
1.2. 타입2
저역통과 특성을 갖는 음향 필터의 다른 형태로는 단면적이 좁아지는 형태이다. 이것은 도 4a에 도시된 바와 같이 음관에 직렬로 음향 이너턴스(inertance)가 연결된 것과 같다. 따라서, 이러한 형태의 음향 필터의 전달계수는 식(5)에서의 결과와 동일하다.
2. 음향 필터의 전기적 모델링
2.1. 외이모델
도 5는 외이(outer ear)의 전기적 상사 모델을 도시하는 도면으로, 외이를 귓바퀴(external ear)와 갑개(concha) 그리고 외이도(auditory canal)로 구분하여 각각을 전기 음향적인 모델로 구성한 것이다.
외부의 소리가 귀로 방사될 경우에, 머리나 나머지 흉부에 의한 장애물구조 를 반경
Figure 112005027123576-pat00020
를 가지고 있는 구의 형태로 가정하였을 때,
Figure 112005027123576-pat00021
,
Figure 112005027123576-pat00022
등은 소리의 회절을 나타내며 다음과 같이 표현된다.
Figure 112005027123576-pat00023
(7)
Figure 112005027123576-pat00024
(8)
여기서,
Figure 112005027123576-pat00025
는 공기밀도를
Figure 112005027123576-pat00026
는 소리의 속도를 나타내며, 병렬로 연결된
Figure 112005027123576-pat00027
,
Figure 112005027123576-pat00028
은 음향방사 임피던스를 나타낸다.
Figure 112005027123576-pat00029
(9)
Figure 112005027123576-pat00030
(10)
외이강은 원통형으로 표현할 수 있고,
Figure 112005027123576-pat00031
의 반경을 가지는 음향공진기와 같으며,
Figure 112005027123576-pat00032
의 길이를 가지고 있다. 회로망 성분
Figure 112005027123576-pat00033
와
Figure 112005027123576-pat00034
는 음향질량과 탄성성분을 나타낸다.
Figure 112005027123576-pat00035
의 경우는 에너지손실에 관련된 값을 점성마찰, 열전도, 막의 진동 등을 나타내는 값이다. 외이의 기하학적 구조는 불규칙적인 음향 도파관의 모양을 나타내지만, 주파수 범위 8,000Hz까지는 반경
Figure 112005027123576-pat00036
, 길이
Figure 112005027123576-pat00037
을 가지는 곧은 관으로 근사할 수 있다.
Figure 112005027123576-pat00038
(11)
Figure 112005027123576-pat00039
(12)
Figure 112005027123576-pat00040
(13)
Figure 112005027123576-pat00041
(14)
Figure 112005027123576-pat00042
(15)
Figure 112005027123576-pat00043
(16)
Figure 112005027123576-pat00044
가 각 분절의 길이일 때,
Figure 112005027123576-pat00045
은 각 단위 길이당 청각로의 효과적인 감쇠상수이다.
Figure 112005027123576-pat00046
은 이 선에서 특성화된 임피던스이며, 이도(acoustic meatus)의 끝에 나타난 전압
Figure 112005027123576-pat00047
은 고막에 들어가는 음압과 동일하다.
2.2. 음향 필터와 외이의 전기적 모델의 결합
도 6은 음향 필터와 외이의 전기적 상사 모델 결합한 전기적 시스템을 도시하는 도면으로, 음향 필터를 전기적인 모델로 나타낼 수 있음을 이용하여 필터를 통과하여 고막까지 이르는 경로를 하나의 시스템으로 고려하였다.
외이에 삽입된 음향 필터를 통하여 소리가 전달되므로, 도 5에서 보인 외이 모델에서 귓바퀴 부분의 모델을 제거하고 음향 필터의 전기적 모델로 대치하였다.
3. 실험결과
3.1. 소음 차폐용 음향 필터와 외이의 전기적 모델링 시뮬레이션
음향 필터의 구조적인 변화를 전기시스템으로 변환시킬 수 있음을 이용하여, 음향 필터와 외이의 전기적 상사 모델링을 통해 고막에 도달하는 전달특성을 OrCad 9.2 버전을 이용하여 시뮬레이션 하였다.
외이모델은 1994년 C. Gigure와 C. W. Philip이 제안한 모델을 사용하였고, 음향 필터는 외이에 삽입하였을 때, 외이도와의 면적차이를 줄이기 위하여 타입2를 사용하였다.
아래의 표 1에서 보인 음향계와 전자계의 상사관계에 대한 수식에 따라 인덕턴스값을 결정하여 인덕턴스 값을 변화시키면서 시뮬레이션하였다.
Figure 112005027123576-pat00048
도 7은 도 6에서 보인 전기적 시스템의 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
음향 필터의 특성을 나타내는 인덕턴스 값을 변화시키면서 얻은 시뮬레이션 결과로부터 타입2의 음향 필터와 외이의 특성을 이용하면 고막으로 전달되는 소리의 전달 대역을 2,000Hz 미만으로 조절할 수 있다는 것을 알 수 있다.
또한. 음향 필터의 특성을 변화시키는 것을 통하여 음성 전력(power)의 대부분을 차지하고 있는 500 ~ 2,000Hz 대역 중 주위 환경에 따라 필요한 전달대역으로 음향 필터의 특성을 바꾸어줄 수 있음을 알 수 있다.
3.2. 설계한 소형 음향 필터의 특성 실험
도 8은 외이의 특성을 포함한 음관이 좁아지는 형태의 음향 필터의 음향전달특성을 측정하기 위한 실험 구성도로, 설계 및 제작한 소형 음향 필터의 주파수 특성을 측정 및 분석하는 실험을 수행하였다.
측정은 오디오 프리시전(Audio precision)사의 시스템2를 이용하였고, 측정용 마이크는 오디오 프리시전사의 MMK -1 시스템으로, 주파수 응답(frequency response)이 5 ~ 40,000Hz이다. 실험에 사용된 스피커는 삼미스피커사의 12인치의 저주파수 루드(low frequency loud) 스피커(모델명 : CX -12AW200G)이며, 이 스피커는 55 ~ 15,000Hz영역에서 주파수 응답이 평탄한 특성을 가진다. 스피커를 통해 오디오 프리시전에서 제공하는 백색 신호(DNS #white)를 보내어 음향 필터와 커플러(coupler)를 통과한 소리의 특성을 측정하였다. 측정 중 외부 소리의 차단을 위해 챔버를 제작하고, 필터와 마이크 사이에 2cc 커플러를 부착하였다. 2cc 커플러는 ANSI 표준규정을 따르며, 2cc 커플러를 통해 외이의 특성을 포함한 음향전달특성을 측정하였다.
실험에 사용한 소형 음향 필터는 2cc 커플러의 입구 직경이 6mm이므로, 단면적이
Figure 112005027123576-pat00049
인 부분의 직경은 6mm로 고정시키고, 단면적의 변화에 따른 특성을 측정하기 위해
Figure 112005027123576-pat00050
인 부분의 직경을 1mm, 1.2mm, 1.5mm 바꾸어서 실험하였다. 또, 단면적이 좁아지는 부분의 길이에 따른 특성을 측정하기 위해
Figure 112005027123576-pat00051
을 2mm, 6mm, 12mm로 바꾸어가며 실험하였다.
도 9a와 도 9b는 도 8에 따른 특성 실험결과를 도시하는 그래프로, 도 9a는
Figure 112005027123576-pat00052
=2mm일 때, m의 변화에 따른 실험결과(
Figure 112005027123576-pat00053
)이며, 도 9b는 m=4일 때,
Figure 112005027123576-pat00054
의 변화에 따른 실험결과이다.
도 9a로부터 일정한 길이일 때, 단면적의 변화가 클수록 전달대역이 좁아지는 것을 알 수 있다. 또한, 도 9b로부터 단면적의 변화가 일정할 때, 길이
Figure 112005027123576-pat00055
이 길어질수록, 전달대역이 좁아진다는 것을 알 수 있다.
그래프에서 보이는 것처럼 설계한 소형 음향 필터는 음성의 이해도를 높이는데 중요한 2,000Hz 미만의 전달대역을 가진다. 이 결과들로부터 전기적 시뮬레이션에서 인덕턴스의 값을 변화 시키면서 나타났던 전달대역의 변화를 소형 음향 필터의 단면적변화율과 길이의 변화를 이용해 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다.
Ⅱ. 청각보호구
1. 소음 차폐용 음향 필터 구조
도 10은 본 발명에 따른 소음 차폐용 음향 필터 구조를 도시하는 도면이다.
도 10을 참조하면, 소음 차폐용 음향 필터(10)는 단면적
Figure 112006073592602-pat00056
을 갖는 제1 음관(12)과, 제1 음관(12)과 직렬연결되고 길이
Figure 112006073592602-pat00057
및 단면적
Figure 112006073592602-pat00058
을 갖는 제2 음관(14)으로 구성된다. 좀 더 상세하게는, 소음 차폐용 음향 필터(즉, 원통 형상의 케이스)(10) 내부에 제1 음관(12)과 제2 음관(14)이 직렬로 설치된다. 단면적
Figure 112006073592602-pat00059
, 단면적
Figure 112006073592602-pat00060
, 및 길이
Figure 112006073592602-pat00061
의 비율을 조절하여 음향 에너지 전달특성을 변화시키는 구성을 가진다. 여기서, 단면적
Figure 112006073592602-pat00062
은 단면적
Figure 112006073592602-pat00063
보다 더 크다. 다시 말해서, 본 발명의 소음 차폐용 음향 필터는 앞서 설명한 바와 같이 저역통과 특성을 갖는 단면적이 좁아지는 타입2의 음향 필터가 사용되고 있음을 알 수 있다.
이러한 소음 차폐용 음향 필터(10)의 음향 에너지 전달특성(
Figure 112005027123576-pat00064
)은 식(5)에서의 결과와 동일하다.
소음 차폐용 음향 필터(10)의 직경(
Figure 112005027123576-pat00065
)은 최대 6㎜ 범위내에서 원하는 음성 전달대역의 특성에 적합하도록 제1 음관(12)의 직경(
Figure 112005027123576-pat00066
)과 제2 음관(14)의 직경(
Figure 112005027123576-pat00067
)을 조절하여 얻어진다.
또한, 제1 음관(12)의 길이와 제2 음관(14)의 길이(
Figure 112005027123576-pat00068
)의 합인, 최대 길이(
Figure 112005027123576-pat00069
)는 최대 길이(
Figure 112005027123576-pat00070
)를 정한 후 최대 10㎜ 범위내에서 원하는 음성 전달대역의 특성에 적합하도록 제2 음관(14)의 길이(
Figure 112005027123576-pat00071
)를 조절하여 얻어진다.
2. 청각보호구
본 발명에 따른 청각보호구는 도 11a와 도 11b에 도시된 바와 같이 사용자의 귀를 본떠 만든 이어 몰드(ear mold)(20) 내에 상기한 구조의 소음 차폐용 필터(10)를 삽입함으로써 완성된다. 여기서, 귀의 본을 뜨는 것은 보청기 제작할 때와 같은 방법으로 외이도까지 귀의 형태를 본떠서 사용하게 된다.
사용자의 귀를 본떠 만든 이어 몰드는 사용자의 귀의 형태를 반영할수 있게 되며, 결과적으로 청각보호구의 착용시 청각보호구가 귀의 형태를 그대로 따르므로 착용 편의성을 더욱 증진시킬 수 있는 것이다.
3. 다양한 구조의 음향 필터들
상기한 이어 몰드 내에는 귓속형 청각보호구의 크기에 적합하고, 사용자의 소음환경에 따라 소음은 차폐시키고 대화영역은 확보할 수 있는 다양한 구조의 음향 필터가 삽입될 수 있다. 사용자는 상기한 음향 필터의 음향 전달 특성에 의해 의사소통의 어려움을 해소할 수 있게 된다.
도 12a와 도 12b는 공진기를 포함한 음향 필터 구조 및 착용 상태 단면도이다.
도 12a에 도시된 바와 같이, 공진기(16)는 제2 음관(14)의 일측에 병렬연결되고, 좁고 긴 목을 갖는다. 즉, 도 12a에서 참고되는 것과 같이, 공진기(16)의 단면적은 제2 음관(14)의 단면적 보다 작다. 이러한 음향 필터 구조에서의 음향전달 특성 보정은 외부에 나와 있는 나사(16a)를 이용하여 공진기(16)의 체적(V)을 변화시켜 이루어진다.
도 13a와 도 13b는 튜브를 포함한 음향 필터 구조 및 착용 상태 단면도이다.
도 13a를 참조하면, 튜브(18)는 제1 음관(12)과 연통하여 제1 음관(12)으로부터 소정 길이만큼 외부로 연장되고, 단면적
Figure 112005027123576-pat00072
를 갖는다. 이러한 음향 필터 구조에서의 음향전달 특성 보정은 튜브(18)의 단면적
Figure 112005027123576-pat00073
를 조정함으로써 가능하다.
착용시, 도 13b에서와 같이 튜브(18)가 청각보호구 밖으로 나와 귀 뒤쪽으로 향하게 된다.
도 14a와 도 14b는 단면적이 서서히 감소하는 음관을 포함한 음향 필터 구조 및 착용 상태 단면도이다.
도 14a에 도시된 바와 같이, 단면적이 서서히 감소하는 음관, 즉 제3 음관(17)은 제1 음관(12)과 제2 음관(14) 사이에 직렬연결되며, 단면적
Figure 112005027123576-pat00074
로부터 단면적
Figure 112005027123576-pat00075
로 단면적이 서서히 감소한다. 즉, 이러한 음향 필터 구조에서의 음향전달 특성 보정은 단면적이 급격하게 변하는 것을 서서히 변하도록 함으로써 이루어진다.
도 15a와 도 15b는 깔때기 모양의 음관을 포함한 음향 필터 구조 및 착용 상태 단면도이다.
도 15a를 참조하면, 깔때기 모양의 음관(19)은 제1 음관(12)의 인릿(inlet)에 직렬연결되며, 깔때기 모양에 의해 효율적으로 외부 음을 집진시킴으로써 대화에 필요한 음성대역을 전달대역으로 설정하는 음향 필터의 기능을 최대화 시킬 수 있게 된다.
4. 다른 실시예
도 16은 본 발명에 따른 소음 차폐용 음향 필터에 소정의 막이 삽입되는 구조를 도시하는 도면이다.
구체적으로, 도 16은 도 10에 따른 소음 차폐용 음향 필터 구조에 다양한 특성의 막(30)이 삽입되는 일실시예를 보여주고 있으며, 막(30a)은 제1 음관(12)의 인릿에, 막(30b)은 제1 음관(12)과 제2 음관(14)의 연결부에, 그리고 막(30c)은 제2 음관(14)의 아웃릿(outlet)에 삽입되게 된다.
상기한 막(30)은 음향 필터링 및 크기조절에 따라 다양한 종류를 사용할 수 있으며, 막의 음향 및 진동특성을 고려하여 두께 및 구조를 조정하여 적용할 수 있다. 따라서, 막은 특정한 종류로 제한할 필요는 없다.
이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따르면, 사용자의 귀의 특성에 적합한 귀의 형태를 본떠서 만든 귀속형 이어 몰드를 사용함으로써 착용의 불편함을 개선하여 청각보호구의 장시간 착용에 따른 문제를 해결할 수 있다. 또한, 다양한 형태의 음향 필터를 삽입하여 음향 필터의 음향전달 특성을 이용해 청각보호구 사용시 나타날 수 있는 의사소통의 어려움을 해소할 수 있다. 더불어 음향 필터의 음관에 막을 삽입하고 막의 위치를 변화시킴으로써 더욱 다양한 음향전달특성을 얻어 사용자가 노출되어 있는 소음 상황에 적절한 필터를 청각보호구에 도입할 수 있게 된다. 결과적으로, 청각보호구의 착용 빈도를 높여 난청예방에 높은 효과를 거둘 수 있을 것으로 예상된다.

Claims (10)

  1. 원통 형상의 케이스;
    상기 원통 형상의 케이스 내부에 설치되고, 제1 단면적과 제1 길이를 가지는 원통 형상의 제1 음관; 및
    상기 원통 형상의 케이스 내부에 설치되고, 상기 제1 단면적보다 작은 제2 단면적과, 제2 길이를 가지는 원통 형상의 제2 음관을 포함하고,
    상기 제2 음관의 인릿(inlet)은 상기 제1 음관의 아웃릿(outlet)에 연결되고, 상기 제1 음관의 인릿의 직경은 상기 제1 음관의 아웃릿의 직경보다 더 크고,
    상기 제1 및 제2 음관을 순차적으로 통과한 소리의 주파수가 2㎑보다 작아지도록 하기 위해, 상기 소음 차폐용 음향 필터의 직경의 최대값은 6㎜로 설정되고, 상기 제1 및 제2 음관의 제1 및 제2 길이의 합의 최대값은 10㎜로 설정되고,
    상기 제1 단면적과 상기 제2 단면적의 비가 변경되거나, 또는 상기 제1 및 제2 길이가 변경될 때, 상기 제1 및 제2 음관을 순차적으로 통과한 소리의 음향전달특성이 변경되는 것을 특징으로 하는 소음 차폐용 음향 필터.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 귀의 형태를 본떠서 만든 이어몰드; 및
    상기 이어몰드내에 삽입되는 소음 차폐용 음향 필터를 포함하며,
    상기 소음 차폐용 음향 필터는,
    제1 단면적과 제1 길이를 가지는 제1 음관; 및
    상기 제1 단면적보다 작은 제2 단면적과, 제2 길이를 가지는 제2 음관을 포함하고,
    상기 제1 및 제2 음관의 상기 제1 및 제2 단면적과 상기 제1 및 제2 길이는 상기 제1 및 제2 음관을 순차적으로 통과한 소리의 주파수가 2㎑보다 작아지도록 조절되고,
    상기 제1 단면적과 제2 단면적의 비가 변경되거나, 또는 상기 제1 및 제2 길이가 변경될 때, 상기 제1 및 제2 음관을 순차적으로 통과한 소리의 음향전달특성이 변경되는 것을 특징으로 하는 귀속형 청각 보호구.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 음관은 원통 형상이고, 상기 제2 음관의 일단이 상기 제1 음관의 일단에 연결되고, 상기 제1 및 제2 음관은 원통 형상의 상기 소음 차폐용 음향 필터 내부에 설치되고,
    상기 소음 차폐용 음향 필터의 직경의 최대값은 6㎜이고, 상기 제1 및 제2 음관의 제1 및 제2 길이의 합의 최대값은 10㎜인 것을 특징으로 하는 귀속형 청각 보호구.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2 음관의 일측에 병렬연결되고, 상기 제2 음관의 상기 제2 단면적 보다 작은 단면적을 가지는 공진기를 더 포함하고,
    상기 공진기의 일측에 체결되어 있는 나사가 조여지거나 또는 풀릴 때, 상기 공진기의 체적이 변경되어 상기 소음 차폐용 음향 필터의 음향전달 특성이 조절되는 것을 특징으로 하는 귀속형 청각 보호구.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제1 음관의 일측에서 상기 제1 음관과 연통하여, 상기 제1 음관으로부터 소정 길이만큼 외부로 연장되는 튜브를 더 포함하고,
    상기 튜브의 단면적이 조절될 때, 상기 소음 차폐용 음향 필터의 음향전달 특성이 조절되는 것을 특징으로 하는 귀속형 청각 보호구.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 음관은 원통 형상이고, 상기 제2 음관의 일단이 상기 제1 음관의 일단에 연결되고, 상기 제1 및 제2 음관은 원통 형상의 상기 소음 차폐용 음향 필터 내부에 설치되고,
    상기 제1 음관의 다른 단인 인릿(inlet)에 직렬 연결되어, 상기 소음 차폐용 음향 필터의 외부로 돌출한 깔때기 모양의 음관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 귀속형 청각 보호구.
  9. 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    소정의 막이 상기 제1 음관의 인릿, 상기 제1 음관과 상기 제2 음관 사이의 연결부, 및 상기 제2 음관의 아웃릿(outlet)에 각각 삽입되는 것을 특징으로 하는 귀속형 청각 보호구.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 제1 음관과 상기 제2 음관 사이에는 단면적이 상기 제1 단면적으로부터 상기 제2 단면적으로 서서히 감소하는 제3 음관이 직렬연결되는 것을 특징으로 하는 귀속형 청각 보호구.
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