专利名称：听力保护方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及声学听力保护方法，并且在另一方面，涉及用于在该方法中提供声衰减或隔音的装置。
背景技术：
环境声音通常包括具有不同强度的各种声波频率的混合体。人耳重复或长期暴露于充分高的声压水平的环境声音可导致暂时或永久听力损失。例如，由爆炸或爆破产生的噪音经常包括可处于相对较高频带和相对较低频带并且可具有足以导致听力问题的强度的声波频率。频繁暴露于危险频率和强度的声音的个体冒着招致听力损失或者甚至耳聋的风险。这些个体包括在爆破或建筑工地的工人、嘈杂设备的操作者，和现役军人。常常需要听觉(即，听力)保护装置来减少或防止可能由长时间暴露于吵闹的噪音所引起的听力敏锐性的损失和听力阈值的逐渐增加。具体解决这个问题的各种声音衰减装置是已知的。这些包括常规耳塞装置、耳罩装置等，所述装置通过限制声波进入耳朵而起到降低噪音暴露的负面影响的作用。相比于耳塞装置，可优选耳罩装置，这是由于耳罩装置的更大的间歇使用(其中重复插入和移除耳塞将令人讨厌或不现实)简易性和/或优越的舒适度(例如，由于使用柔软的耳衬垫且不存在插入耳中的物品)。常规的耳罩装置通常包括一对由头带连接的刚性耳杯，在耳杯内部(用于吸声) 和耳杯的边缘周围(为了舒适和声密封)有泡沫填塞物。为了获得明显且有效程度的声音衰减，泡沫填塞物一般相当厚(例如，约1-2厘米厚)。这会增加耳罩装置的体积或容积，以及质量或重量，进一步使得需要厚的轮廓、大的耳杯以及由此导致的更大和更重的耳罩装置，这对佩戴者而言可能不方便和/或不舒适(例如，引起热和出汗)。这常常导致不符合听力保护准则和/或规章以及导致听力受损。此外，在一些环境中(例如，极其吵闹的工厂或制造厂、建筑或爆破点等)，可能期望耳罩装置得到非常高的声音衰减。已经进行了提高耳罩声音衰减的诸多尝试，包括例如减少透过或围绕耳杯的声学泄露、增加耳杯的质量和/或体积、提高头带张力，和尽可能减小共鸣表面如平坦表面。这些尝试在提高声音衰减方面至少在一定程度上是成功的，但是所得到的耳罩装置较重、较大、更加难以放置就位，和/或通常不如原来的耳罩装置舒适， 以及经常不可接受地使需要的声学频率(例如，相对较高频率的人类讲话、警告信号等)与不需要的声学频率一起衰减(或者甚至更大程度地衰减)。
发明内容
因而，我们认识到存在着对可以通过使用外部尺寸相对较小和/或重量相对较轻的听力保护装置(例如，耳罩装置)来提供相对较高水平的声音衰减或隔音(降低声音传输)的听力保护方法的需求。优选地，所述装置可在相对较宽范围的可听声频上至少部分地有效和/或可以相对简单并且有成本效益地制备。简而言之，在一个方面，本发明提供这样的方法，包括(a)提供至少一种包括至少一个声屏障的听力保护装置，该声屏障包括至少一个设置在具有第一密度的第一介质中的大致周期性结构阵列，所述结构由具有不同于第一密度的第二密度的第二介质制得，其中所述第一介质和第二介质中的一个是具有纵向声波传播速度和横向声波传播速度的粘弹性介质，所述纵向声波传播速度是所述横向声波传播速度的至少约30倍，并且其中所述第一介质和第二介质中的另一个是粘弹性或弹性介质；和(b)将该听力保护装置设置在声源(优选地，可听声频源)和人耳形式的声接收器之间。优选地，该听力保护装置为声学耳罩装置，和/或该大致周期性结构阵列为呈多层结构形式的一维阵列，所述多层结构包括所述第一和第二介质的交替层。已经发现，通过选择具有某些特征的粘弹性材料并将其与粘弹性或弹性材料组合来形成空间上周期性阵列，可以在可听范围(即20赫兹(Hz)到20千赫(kHz)的范围)的至少一些部分中得到声子晶体结构带隙或至少明显的传输损耗(例如大于20分贝(dB))。 这种结构可以在重量上较轻并且相对较小(例如具有几厘米量级或更小的外部尺寸)。声子晶体结构可以以无源但频率选择性的方式产生声学带隙。不同于声学工业中使用的大多数普通吸声器，声子晶体以传输模式控制声音。在带隙的频率范围之内，入射声波可能基本上没有传输穿过结构。带隙不总是绝对的(即，没有声音传输)，但声音传输损耗通常可为大约20分贝(dB)或更高。在声学工业中，3dB左右的衰减被认为是明显的，所以20+dB是非常明显的传输损耗，接近声功率百分之百的减少。因而，如果某些应用需要，可将声子晶体结构设置在声源和接收器之间以只允许选定的频率通过结构。这样接收器听到滤过的声音，而不需要的频率被阻止。通过适当配置声子晶体结构，传输的频率可以集中在接收器，或者不希望的频率可以反射回声源(很像频率选择镜)。与现在的声学材料不同，声子晶体结构可以用来实际管理声波而不是简单地衰减或反射它们。通过控制诸如材料的选择、晶格结构的类型、不同材料的间距等等之类的设计参数，带隙的频率、间隙的数量以及它们的宽度可以进行微调，或者至少可根据频率调整传输损耗水平。因而，如果需要，声子晶体结构也可以设计成在整个选定的频率范围提供相对较平响应，以允许所需声频(例如，相对较高频率的人类讲话、警告信号等)至少得到一些传输。出乎意料地，声子晶体结构，当包括在听力保护装置中(优选在声学耳罩装置的耳杯内)时，可以在选择性频带(例如，500-800HZ和1000-4000HZ)提供与常规用于声学耳罩装置中的相对厚得多(例如，相对接近于厚一个数量级)的泡沫垫基本上一样有效(或甚至更好)的声音衰减。这可以提供相对较小轮廓的宽频带听力保护装置，该听力保护装置在至少一些实施例中可以满足上述的对能在可听声频(出乎意料地，甚至在约1000Hz以下的可听频率)至少部分地有效、同时外部尺寸相对较小和/或重量相对较轻的听力保护装置的需求。本发明的听力保护方法可用于在包括工业、建筑和娱乐环境等在内的多种不同环境中提供听力保护。在另一方面，本发明还提供一种听力保护装置，包括(a)至少一个声屏障，该声屏障包括至少一个设置在具有第一密度的第一介质中的大致周期性结构阵列，所述结构由具有不同于第一密度的第二密度的第二介质制得，其中所述第一介质和第二介质中的一个是具有纵向声波传播速度和横向声波传播速度的粘弹性介质，所述纵向声波传播速度是所述横向声波传播速度的至少约30倍，并且其中所述第一介质和第二介质中的另一个是粘弹性或弹性介质；和(b)至少一个壳体，该壳体至少部分包封该声屏障，并且适于与人耳接触。优选地，该听力保护装置为声学耳罩装置，和/或该大致周期性结构阵列为呈多层结构形式的一维阵列，所述多层结构包括所述第一介质和第二介质的交替层。
参照以下描述、所附权利要求和附图，将会更好地理解本发明的这些和其他特征、 方面以及优点，其中图1是在实例1中所述的本发明方法(和装置)的实施例以及比较例1和2的比较方法(和装置)的声压(或噪音)水平(单位dBA ； S卩，A加权分贝标度的单位)相对于频率(单位Hz)的图。图2是在实例1中所述的本发明方法(和装置)的实施例以及比较例2的比较方法(和装置)的声音衰减(单位dBA)相对于频率(单位Hz)的图。图3是在实例1中所述的本发明方法(和装置)的实施例以及比较例1的比较方法(和装置)的声音衰减(单位dBA)相对于频率(单位Hz)的图。
具体实施例方式声屏障材料适合用作上面提到的本发明方法的声屏障的粘弹性组分的材料包括这样的粘弹性固体和液体，其(优选地，至少在音频的可听范围内)纵向声波的传播速度是横向声波的传播速度的至少约30倍(优选地，至少约50倍；更优选地，至少约75倍；最优选地，至少约 100倍)。可用的粘弹性固体和液体包括那些在环境温度下(例如约20°C )具有小于或等于约5X IO6帕斯卡(Pa)的稳态剪切平台模量(G0n)的粘弹性固体和液体，稳态剪切平台模量优选从约30开氏度延伸到约100开氏度，高于材料的玻璃化转变温度(Tg)。优选地，在声屏障中至少一种粘弹性材料在环境温度下(例如约20°C)具有小于或等于约IX IO6Pa (更优选，小于或等于约IXlO5Pa)的稳态剪切平台模量。这样的粘弹性材料的例子包括各种形式的橡胶聚合物组合物(例如，包括轻度交联或半结晶聚合物)，该橡胶聚合物组合物包括弹性体(包括(例如)热塑性弹性体)、弹粘性液体等以及它们的组合(优选地，对于至少一些应用，弹性体和它们的组合)。可用的弹性体包括均聚物和共聚物(包括嵌段、接枝和无规共聚物)、无机和有机聚合物以及它们的组合、还有直链或支链的和/或互穿或半互穿网络或其他复合物形式(例如星型聚合物) 的聚合物。可用的弹粘性液体包括聚合物熔体、溶液和凝胶(包括水凝胶)。优选的粘弹性固体包括硅橡胶(优选地，具有约20A到约70A硬度测验器硬度；更优选地，约30A到约50A)、(甲基)丙烯酸酯(丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯)聚合物(优选地，丙烯酸异辛酯(IOA)和丙烯酸(AA)的共聚物)、嵌段共聚物(优选地，包括苯乙烯、乙烯和丁烯)，纤维质聚合物(优选软木)、有机聚合物聚合物(优选聚氨酯)和聚二有机硅氧烷-聚酰胺嵌段共聚物(优选硅氧烷聚乙二酰胺嵌段共聚物)的共混物、氯丁橡胶以及它们的组合。优选的粘弹性液体包括矿物油改性的嵌段共聚物、水凝胶以及它们的组合。通过已知的方法可以制备这类粘弹性固体和液体。很多是市售的。适合用作上面提到的本发明声屏障的弹性组分的材料包括基本上所有的弹性材料。然而，优选的弹性材料包括那些具有至少约2000米每秒(m/s)的纵向声音速度的弹性材料。可用种类的弹性固体包括金属(和它们的合金)、玻璃态聚合物(例如固化环氧树脂)等以及它们的组合。优选种类的弹性固体包括金属、金属合金、玻璃态聚合物以及它们的组合(更优选地，铜、铝、环氧树脂、铜合金、铝合金以及它们的组合；甚至更优选地， 铜、铝、铜合金、铝合金，以及它们的组合；还更优选地，铝、铝合金以及它们的组合；最优选招)。通过已知的方法可以制备或得到这类弹性材料。很多是市售的。如果需要，用于实施本发明方法的声屏障可任选地包含其他组分材料。例如，声屏障可以包括多于一种粘弹性材料(包括一种或多种不具有纵向声波传播速度是其横向声波传播速度至少约30倍的粘弹性材料，前提条件是声屏障中至少一种粘弹性材料满足这个标准)和/或多于一种上述弹性材料。该声屏障可任选包含一种或多种非粘性流体。声屏障的制备如上所述，用于实施本发明方法的声屏障包括设置在具有第一密度的第一介质中的大致周期性(一、二或三维)结构阵列，所述结构由具有不同于第一密度的第二密度的第二介质制得。可通过使用上述的粘弹性材料或上述的弹性材料(或者不同的第二粘弹性材料，作为弹性材料的替换)作为第一介质并且使用这两种材料中的另一个作为第二介质， 来形成这样的阵列。所得的结构或声子晶体可以是宏观构造(例如具有量级为厘米或毫米或更小的尺度)。如果需要，声子晶体可以呈现空间上周期性晶格的形式，在其晶格位点具有尺寸一致和形状一致的内含物，周围包围着在内含物之间形成基质的材料。这样结构的设计参数包括晶格类型(例如正方形、三角形等等)、晶格位点之间的间距(晶格常数)、单位晶胞的构成和形状(例如，被内含物占据的单位晶胞的面积分数-也被称为f，即所谓的“填充因数”)、内含物和基质材料的物理特性(例如密度、泊松比、模量等等)、内含物的形状(例如棒、球、中空棒、方柱等等)等。通过控制这样的设计参数，所得带隙的频率、间隙的数量、和它们的宽度均可以调整，或者在最低限度，传输损耗水平可以调整为频率的函数。通过控制这样的设计参数，所得带隙的频率、间隙的数量和它们的宽度均可以微调，或者至少可根据频率调整传输损耗水平。优选地，大致周期性的结构阵列是呈多层结构形式的一维阵列，该多层结构包括第一和第二介质的交替层(并且，如果需要，还进一步包括呈一层或多层的形式的一种或多种上述任选组分；例如“AB⑶”结构、“A⑶B”结构、“ACBD”结构等等可以由第一㈧和第二(B)介质以及两种附加组分C和D来形成)。多层结构层的总数可以在一个较宽的范围内变化，这取决于使用的具体材料、层的厚度以及具体声学应用的要求。例如多层结构的总层数可以在从少至两层到多至数百层或更多的范围内变动。层的厚度也可以在很宽范围内改变(取决于，例如，所需的周期性)但优选地为厘米量级或更小(更优选地，毫米量级或更小；最优选地，小于或等于约10mm)。这样的层厚度和层数量可以提供具有大小在厘米量级或更小(优选地，小于或等于约100mm;更优选地，小于或等于约50mm ；甚至更优选地，小于或等于约IOmm ；最优选地，小于或等于约5mm)的声子晶体结构。如果需要，可以在结构的组装之前对这些层进行清洁(例如，使用表面活性剂组合物或异丙醇)，并且可以任选地使用一种或多种连接媒介物(例如，粘合剂或机械紧固件)(前提条件是对希望的声学效果和/或阻燃特性无明显影响)。多层结构优选的实施例包括从约3层到约10层(更优选地，从约3层到约5层) 的粘弹性材料(优选地，硅橡胶、丙烯酸酯聚合物、或它们的组合)和弹性材料(优选地， 铝、环氧树脂、铝合金、或它们的组合)的交替层，所述粘弹性材料层厚为约0.75mm到约 1. 25mm，所述弹性材料层厚为约0. 025mm到约1mm。这可以提供优选的尺寸在约Imm到约 IOmm(更优选地，约2mm到约4mm ；最优选地，约2mm到约3mm)量级的声子晶体结构。听力保护装置的制造和用涂适合用于本发明方法的听力保护装置包括如下这些听力保护装置，包括(a)上述声屏障中的至少一个；和(b)至少一个壳体，所述壳体至少部分地包封该声屏障，并且适于与人耳(直接或间接)接触。优选地，听力保护装置为声学耳罩装置，和/或听力保护装置的声屏障的大致周期性结构阵列为呈多层结构形式的一维阵列，所述多层结构包括第一和第二介质的交替层。可用的声学耳罩装置包括如下这些声学耳罩装置，包括(a)具有相对的第一末端和第二末端的连接带；和(b)与所述连接带的相对的第一末端和第二末端连接的一对耳罩杯体组件，每个耳罩杯体组件包括上述声屏障中的至少一个(并因而用作声屏障的壳体)。连接带可以是，例如，由挠性和/或弹性材料制成的通常U形的带(例如，通过挠性材料(如橡胶或塑料)的条以基本平行排布保持的两根弹性线材)。耳罩杯体组件可包括，例如耳杯(例如，刚性耳杯)、声屏障，和任选的耳罩衬垫(例如，聚合物泡沫)和/或耳罩杯体内衬(例如，开孔聚合物泡沫)。耳罩杯体组件可以以基本上任何需要的方式附接到连接
市ο或者，可以省略连接带，并且声学耳罩装置的耳罩杯体组件可以提供有例如用于维持该装置与人耳接触的皮肤粘合剂。这种声学耳罩装置可以是可重复使用的(例如，通过使用替代粘合剂)或者甚至是一次性的。其他听力保护装置(例如，声学耳塞装置，包括壳体如适于插入人耳的聚合物泡沫)以及其他类型或设计的声学耳罩装置也可以用于实施本发明的方法。通过基本上任何已知的或者此后开发的不会无法接受地破坏或改变声屏障的大致周期性或者其声学特性的方法(例如，使用粘合剂、机械紧固件、形状配合等等)，可以将声屏障直接或间接(例如， 通过其他装置元件)附接到听力保护装置的壳体或悬挂在该壳体内。可以通过将听力保护装置置于或放在声源(优选可听声频源)和人耳形式的声接收器(可听声频接收器；优选以使得接收器被该装置完全覆盖的方式)之间，来将听力保护装置用于本发明的听力保护方法或者隔音方法。可用的声源包括工业噪音、建筑噪音、娱乐噪音、音乐等(优选地，具有可听组分的噪音或其他声音；更优选地，具有范围在约500Hz至约1500Hz的频率组分的噪音或其他声音)。听力保护装置可以布置在所述源和接收器之间，使得该装置的声屏障的主表面拦截从所述源传到接收器的声波并由此使其衰减。本领域技术人员将熟悉各种可以将这类装置如此布置的方式。声波的垂直入射 (相对于该装置的声屏障的主表面)通常是优选的，但是场入射条件(无规则的取向)也可提供相当有效的声学衰减(例如，当利用一维多层声屏障时，相对于垂直入射条件，传输增加不超过约5dB)。如果需要，听力保护装置的声屏障可以用作吸声器(例如，通过相对于基材(例如，耳罩杯体组件的刚性耳杯)布置声屏障，使得其可以起到赫尔姆霍茨共振器型吸声器的作用)。本发明的听力保护方法和装置可以用来在可听范围的相对较大的部分上实现传输损耗(优选的实施例在约800Hz到约4000Hz的范围提供大于或等于约20dB的传输损耗； 更优选的实施例在约500Hz到约4000Hz的范围提供大于或等于约20dB的传输损耗；甚至更优选的实施例在约250Hz到约4000Hz的范围提供大于或等于约20dB的传输损耗；最优选的实施例在约500Hz到约4000Hz的范围的至少一部分上提供大致完全传输损耗)。可在维持声子晶体结构大小在厘米量级或更小(优选地，小于或等于约20cm ；更优选地，毫米量级或更小；最优选地，约1至约3mm量级)的同时，实现这样的传输损耗。除了一个或多个上述的声屏障，听力保护装置可以任选进一步包括一个或多个常规或此后开发的隔音器(例如，常规的吸声器、屏障等)。如果需要，这样的常规隔音器进行层叠，例如来拓宽装置的频率有效性范围。实例下面的实例进一步说明本发明的目的和优点，但这些实例中列举的具体材料及其量以及其他条件和细节不应被解释为是对本发明的不当限制。除非另有说明，否则实施例中的所有份数、百分比、比率等均是按重量计。除非另有说明，溶剂和其他试剂均从 Sigma-Aldrich Chemical Company，St. Louis，MO ―。材料硅橡胶项目号86915K24，可得自 McMaster-Carr Inc.，Elmhurst, IL,硬度测验器硬度40A，厚度0. 8mm,具有粘合剂背衬，在22. 7 °C室温下的稳态剪切平台模量为 4. 3 X IO5Pa(基本上如下所述测定)铝铝箔，厚度0.03mm,以商标名Reynolds Wrap 市售， 可得自 Alcoa Corp. , Pittsburgh, PA测试方法流变学测量通过在商用ARES动态流变仪(可得自特拉华州纽卡斯尔的TAhstruments公司)中以伸展模式对材料的测试样本进行线性、等温频率扫描动态力学分析(DMA)测试来确定流变特性(例如，稳态剪切平台模量)。然后使用时间-温度叠加原理偏移所得数据以在选定的参考温度(取22.7°C为室温)下产生动态主总曲线。检查用于动态总曲线的偏移的水平偏移因子，并发现其遵守Williams-LandeI-Ferry(WLF)的形式。最终，通过 Ninomiya-Ferry(NF)程序将所得动态总曲线转变为室温7。C )下的稳定线性伸展模量总曲线。从稳定线性伸展模量总曲线中确定橡胶态拉伸模量平台的值，并且材料的稳态剪切平台模量视为橡胶态拉伸模量平台的值的三分之一。(参见例如，John D. Ferry在《聚合物的粘弹性特性》(第2版，约翰威立国际出版公司，&纽约，1980年)中有关流变数据分析技术的讨论)。声咅衰减测量测试了各种类型的耳罩的声音衰减能力。耳罩包括以下(a) 一对标准的3M 通用耳罩(型号1435，可得自3M公司，M.Paul，丽；下文中称“ 1435耳罩”)，该耳罩包括具有两个附接的耳罩杯体组件的可调式连接带，每个组件包括由Imm厚的丙烯腈/ 丁二烯/苯乙烯(ABQ聚合物制成的刚性耳杯，并且每个耳杯含有未加工(green)聚氨酯闭孔泡沫单层(厚15mm)作为声学衰减器插入物；(b) 一对改进的1435耳罩，该耳罩具有在每个刚性耳杯的外表面(不邻近佩戴者的耳朵的表面)中和在泡沫层中切出的约40mmX 70mm的孔，并且具有放置在每个耳杯内部的两层声屏障(由两层上述硅橡胶组成；总厚度为1. 6mm，其他尺寸为约45mmX75mm，使得其比该孔略大并且不会突出来)，以紧密地贴合在该孔上；和(c) —对改进的1435耳罩，该耳罩具有在每个刚性耳杯的外表面(不邻近佩戴者的耳朵的表面)中和在泡沫层中切出的约40mmX 70mm的孔，并且具有放置在每个耳杯内部的三层声屏障(由两层上述硅橡胶和将这两层隔开的上述铝的居间层或介入层组成；总厚度为1. 63mm，其他尺寸为约45mmX 75mm，使得其比该孔略大并且不会突出来)，以紧密地贴合在该孔上。通过使用头部和躯干模拟器4128C型(Brilel & Kjaer，Sound & Vibration Measurement A/S，丹麦)进行测量，该模拟器带有PULSE 3109型前端数据采集系统(Brilel & Kjasr)。将耳罩放置在头部和躯干模拟器(HaTQ上，该模拟器由安装在躯干上的头部组成(二者皆具有成年人的国际平均尺寸)。使用PULSE前端系统获取声音衰减数据，该系统由具有局域网(LAN)界面、PULSE Labshop 软件(Briiel & Kjaer)和 Windows XP 操作系统(Microsoft Corporation, Seattle, WA)的个人计算机(PC)组成。在空气中声学测量中，HaTS/PULSE系统已被证实能提供对人头部和躯干周围的声场的正确模拟，这由其符合标准及其说明书(Brilel和Kjaer产品数据表，头部和躯干模拟器-4128C型；Brilel和 Kjaer PULSE硬件系统数据表)表明。在进行声音衰减测量时，将来自四(4)个扬声器的粉红噪音(其频率谱使得其功率谱密度与频率的倒数成比例的声音)引向面积为3. 04米乘以3. 96米(10英尺乘以13英尺)的房间中的HaTS，HaTS位于房间的中央。在HaTS上在没有耳罩时进行基线测量。使用PULSE Labshop 软件确认噪音水平为约SOdBA ( S卩，A加权分贝标度的单位)的粉红噪音并记录。然后将一对耳罩放在HaTS上(同时记录耳罩在HaTS的头部的确切定位和耳罩的耳罩杯体组件在耳罩的可调式连接带上的确切定位)。然后，将相同量的已用于基线测量的噪音(即，SOdBA的粉红噪音)引向具有耳罩的HaTS。测量噪音水平(达足够的持续时间，使得时间信号的快速傅立叶变换(FFT)能够处于稳态)并记录。然后将耳罩从HaTS移除并且重新放回(与前面的定位相同)进行总共五( 次试验。对于每一对耳罩，重复上述程序。当测试每一对改进的耳罩时，将多层插入物在试验之间从耳罩杯体组件中取出并且在将耳罩重新放回并再次定位在HaTS上之前再次插入。
实例1及比较例C-I和C-2基本上按照上述程序测试上述三对耳罩的声音衰减性质，结果示于图1-3中。表 1.
权利要求
1.一种方法，包括(a)提供至少一种听力保护装置，所述听力保护装置包括至少一个声屏障，所述声屏障包括至少一个设置在具有第一密度的第一介质中的大致周期性结构阵列，所述结构由具有不同于所述第一密度的第二密度的第二介质制得，其中所述第一介质和第二介质中的一个是具有纵向声波传播速度和横向声波传播速度的粘弹性介质，所述纵向声波传播速度是所述横向声波传播速度的至少30倍，并且其中所述第一介质和第二介质中的另一个是粘弹性或弹性介质；和(b)将所述听力保护装置设置在声源和人耳形式的声接收器之间。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述粘弹性介质选自粘弹性固体、粘弹性液体以及它们的组合。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述粘弹性固体和所述粘弹性液体选自橡胶状聚合物组合物以及它们的组合。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述橡胶状聚合物组合物选自弹性体、弹粘性液体以及它们的组合。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一介质和第二介质中的所述另一个是弹性介质。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述弹性介质为选自金属、金属合金、玻璃态聚合物以及它们的组合的弹性固体。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述大致周期性结构阵列是呈多层结构形式的一维阵列，所述多层结构包括所述第一介质和第二介质的交替层。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述多层结构包括粘弹性介质和弹性介质的交替层，所述粘弹性介质选自弹性体以及它们的组合，并且所述弹性介质选自金属、金属合金、 玻璃态聚合物以及它们的组合。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述粘弹性介质选自硅橡胶、(甲基)丙烯酸酯聚合物、嵌段共聚物、纤维质聚合物、有机聚合物和聚二有机硅氧烷-聚酰胺嵌段共聚物的共混物、氯丁橡胶以及它们的组合；并且所述弹性介质选自铜、铝、铜合金、铝合金以及它们的组合。
10.根据权利要求7所述的方法，其中所述多层结构包括层厚为0.75mm至1. 25mm的粘弹性材料和层厚为0. 025至Imm的弹性材料的3至10层的交替层，所述多层结构具有Imm 至IOmm范围的尺寸。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述多层结构包括所述粘弹性材料和所述弹性材料的3至5层的交替层；所述粘弹性材料选自硅橡胶、丙烯酸酯聚合物以及它们的组合； 所述弹性材料选自铝、环氧树脂、铝合金以及它们的组合；并且所述多层结构具有2mm至 4mm范围的尺寸。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述声屏障在800Hz至4000Hz的范围提供大于或等于20dB的传输损耗，并且在大小方面全部尺寸小于或等于20cm。
13.根据权利要求7所述的方法，其中所述声屏障在800Hz到4000Hz的范围提供大于或等于20dB的传输损耗，并且在大小方面全部尺寸小于或等于20cm。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述声屏障用作吸声器。
15.根据权利要求1所述的方法，其中所述听力保护装置还包括至少一个壳体，所述壳体至少部分地包封所述声屏障，并且适于与人耳接触。
16.根据权利要求1所述的方法，其中所述听力保护装置为声学耳罩装置。
17.一种方法，包括(a)提供至少一种声学耳罩装置，所述声学耳罩装置包括至少一个声屏障，所述声屏障包括至少一个呈多层结构形式的一维的大致周期性结构阵列，所述多层结构包括具有第一密度的第一介质和具有不同于所述第一密度的第二密度的第二介质的交替层，其中所述第一介质和第二介质中的一个是具有纵向声波传播速度和横向声波传播速度的粘弹性介质，所述纵向声波传播速度是所述横向声波传播速度的至少30倍，并且其中所述第一介质和第二介质中的另一个是粘弹性或弹性介质；和(b)将所述听力声学耳罩装置设置在声源和人耳形式的声接收器之间。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述第一介质为硅橡胶，所述第二介质为铝。
19.一种听力保护装置，包括(a)至少一个声屏障，所述声屏障包括至少一个设置在具有第一密度的第一介质中的大致周期性结构阵列，所述结构由具有不同于所述第一密度的第二密度的第二介质制得，其中所述第一介质和第二介质中的一个是具有纵向声波传播速度和横向声波传播速度的粘弹性介质，所述纵向声波传播速度是所述横向声波传播速度的至少约30倍，并且其中所述第一介质和第二介质中的另一个是粘弹性或弹性介质；和 (b)至少一个壳体，所述壳体至少部分地包封所述声屏障，并且适于与人耳接触。
20.根据权利要求19所述的听力保护装置，其中所述听力保护装置为声学耳罩装置， 和/或所述大致周期性结构阵列为呈多层结构形式的一维阵列，所述多层结构包括所述第一介质和第二介质的交替层。
全文摘要
本发明公开一种听力保护方法，包括(a)提供至少一种声学耳罩装置，所述声学耳罩装置包括至少一个声屏障，所述声屏障包括至少一个设置在具有第一密度的第一介质中的大致周期性结构阵列，所述结构由具有不同于第一密度的第二密度的第二介质制得，其中所述第一介质和第二介质中的一个是具有纵向声波传播速度和横向声波传播速度的粘弹性介质，所述纵向声波传播速度是所述横向声波传播速度的至少约30倍，并且其中所述第一介质和第二介质中的另一个是粘弹性或弹性介质；和(b)将所述听力保护装置设置在声源和人耳形式的声接收器之间。
文档编号A61F11/14GK102300525SQ200980155697
公开日2011年12月28日 申请日期2009年12月16日 优先权日2008年12月23日
发明者斯马拉吉特·米特拉, 沙伦·R·加伯, 玛丽·阿洛希纳·伊普·勒叙夫勒尔, 理查德·W·格里格, 阿里·贝克 申请人:3M创新有限公司