ADEL(TM) 看上去就像一个小型耳塞气球，它是一个消除过多的压力波的保护膜，在使用入耳式听音装置的时候保护鼓膜。 点击此处获得更多信息。

研究“听觉疲倦”的工程师不仅发现了他们所认为的这种症状的原因，而且还发现了一种可能的解决方案。听觉疲劳是某些人使用入耳式耳机、助听器和其他密封耳道隔绝外部声音的装置的时候遇到的不适和疼痛。

在2011年5月14日于伦敦举行的第130届国际音频工程协会(Audio Engineering Society)大会的两篇独立的论文和一个报告中，来自美国科罗拉多州Longmont的Asius Technologies公司的Stephen Ambrose、Robert Schulein和Samuel Gido描述了把一个扬声器密封在耳道中如何显著增加了声压，以及一个经过改进的耳塞如何能够帮助减轻甚至消除这种效应。

“多年以来我们试图降低音量，但是仍然遇到了听觉疲劳，甚至在舞台现场我们能使用的最低音量也是如此，” Ambrose说。他作为一位音乐家和为著名艺术家和电影制片厂工作的音响工程师，领导着入耳式监听设备的开发已达35年以上。他还说：“这种疲劳无法简单地‘在混音中修复’，因为现在它看上去是一种生理现象。这不是一个电子学的问题，而是一个力学问题。”

这组科研人员使用物理模型和计算机模型证明了进入一个密封的耳道的声波创造了一个振荡压力腔，可能大幅度提高声压级。

来自这些模型的数据再加上实验室观测数据提示，这种声压级的增加引发了声反射，这是耳的一种防御机制，它能让从鼓膜传递给耳蜗的声能衰减多达50分贝，但是不能防止鼓膜过度震动。

“矛盾的是，这种保护性的反射让大音量听上去比它们的实际音量较低，”Gido说。“这可能促使听音者把音量开得更大。”已经被这种压力腔的振荡震动的鼓膜被增大的音量进一步冲击。

这组科研人员认为这种情况导致的物理压力再加上参与这种声反射的微小肌肉被反复激活可能导致了听觉疲劳。

为了对抗这种振荡，Ambrose和他的同事开发了一种方法，它使用了在鼓膜之外的一种膜承受所有这些冲击。这种“保护膜”消除了过多的压力波，保护了鼓膜并防止触发声反射，最终导致了更低、更安全的听音音量。

这些论文描述了推广这种新技术的两种方法，最简单的方法是可以应用于现有入耳式耳机的一个改型，它借助了之前对于听觉辅助的研究。数十年以来，听觉学家知道密封的耳道导致使人分心的副作用，诸如使一个人的声音听上阻塞了。在过去的数年中，听觉学家用钻小孔的方法减轻这种压力，然而这些孔也导致了啸叫的反馈效应并且降低了音质。

	这是Asius Technologies公司的Ambrose折声式耳透镜(ADEL) (TM)。 点击此处获得更多信息。

Ambrose发现，把一种医用级聚合物薄膜贴在减压孔上能够把这个环境重新密封起来，同时它也担任了吸收有害压力的一种保护膜。根据这些论文的结论，这种膜-孔改进看上去能消除影响着许多耳机、助听器和其他装置的使用者的超压效应。

为了更大地减少声压并可能改善音质，Asius Technologies公司还开发了一种更先进的矫正装置：一种小型可膨胀密封塞，称为Ambrose折声式耳透镜（Ambrose Diaphonic Ear Lens ，ADEL）(TM）。Ambrose折声式耳透镜（ADEL）(TM）看上去就像一个小型耳塞气球，它使用一种称为Asius折声泵(TM）的新的微型技术让这种聚合物膜膨涨。

在美国国家科学基金会（NSF）的小企业创新研究项目的支持下开发的这种泵能把声音的交替压缩膨胀波转换成直接流动的分子流，仅仅利用来自耳机扬声器的微小能量填充这种膜。这种泵有足够的力量让这种耳透镜膨胀起来，并且让人们在佩戴这种装置的时候耳道一直感到舒适。

“这种透镜维持了人们想要的声音保真度，特别是低音频率，而且防止了反馈，”Gido说。“这种柔性膜随着密封耳道中的振荡声压而振动，并且把多余的声音能量从鼓膜前面的密闭空间中释放出去。在某种意义上，这种柔性聚合物膜就像第二块鼓膜，它比真正的鼓膜更加柔顺，让它可以把多余的声音能量从耳的敏感结构中导出。

这种泵利用了一种称为合成射流的物理性质。合成射流是当声波穿过一个小孔的时候喷出的一股流体。

声波是压缩和拉伸的波——具体地说，是空气分子交替压缩和膨胀的对称脉冲。我们的耳朵把这种交替的脉冲解释为声音。

“随着声波穿过任何给定的小孔， 这种交替的脉冲像一个小型空气活塞一样在这个小孔进出，敲击着周围的空气分子像台球一样向前运动，” Ambrose说。“其他分子由于这种分子流造成的低压而从边上加入到了这种射流中。这导致了持续的空气射流。”

通过把向内的射流整合到音孔的一侧，Asius技术公司把标准的合成射流转化成了一个真正的泵，它有能力收集和储存膨胀和收缩的压力。

“我们对于芯片上声折射阀及其收获声能从而与进入耳的声音产生耦合的能力提供支持，既基于提出的这种技术的创新成分，也是由于它的社会影响，” 美国国家科学基金会（NSF）负责Asius技术公司的资助的项目经理Juan Figueroa说。“这种改进将让使用者持续改善听觉，而不是因为与装置有关的听觉疲劳而被迫生活在听觉持续削弱的情况下。”

这些新技术来源于Ambrose作为录音艺术家和音频开拓人士的经验。1976年，Ambrose发明了后来称之为SoundSight MicroMonitor的首个高保真定制入耳式监听器（IEM），这是一种在音乐会上监听放大了的音乐的耳机。

尽管入耳式监听器（IEM）的小尺寸、声音得到改善以及其他优点导致了它被广泛接受，使用者早就意识到了长期用它听音可能导致令人不适的耳疲劳，有时候还有疼痛。这种经历并非独一无二的——助听器的使用者，使用入耳式保护装置的战场士兵以及其他使用耳道密封装置的人们报告了类似的经历。

“从一开始我就知道应该对这种听觉疲劳因素采取一些措施，” Ambrose说。尽管他在证明这种压力如此强烈方面曾遇到困难。“我发明了这种折声泵部分是为了证明音量可能导致耳的静态压力，没有人曾想到这是可能的。”

综合利用来自正常工作的耳道、尸体和流体动力学模型的数据，这组科研人员通过计算机模拟这种效应进而印证了观测到的数据。

由于这种反射与肌肉有关，这组科研人员认为这些微小的肌肉的反复参与和退出活动造成了它们的疲劳，在很大程度上导致了这种疼痛以及与听觉疲劳有关的不舒适。这组科研人员已经提交了进行大规模研究的申请，从而确定这些因素在听力丧失中起到的作用。

“在斯坦福大学（Stanford University）的Jay Kadis的帮助下，我们证实了我们的装置阻止了声反射的触发，而且由于耳变得更灵敏——更灵敏，然而却更不容易受到更高音量的伤害——而让更低的音量听上去变得更响亮。而且，由于没有了这种反射，镫骨肌不再会长期因为过度使用而疲劳。我们知道我们有了一个发现和一个解决方案，可以帮助包括专业表演人士到助听器佩戴者的所有人。”

欲获得美国国家科学基金会（NSF）所支持的科罗拉多州的研究的更多信息，包括最近几个财政年度的资助总额，请访问美国国家科学基金会（NSF）的SEE Innovation网站。

媒体联系人：
Joshua Chamot, NSF 电话： (703) 292-7730 电子邮件：jchamot@nsf.gov

项目联系人：
Juan Figueroa, NSF电话： (703) 292-7054电子邮件：jfiguero@nsf.gov

研究组长：
Stephen Ambrose, Asius Technologies电话： (720) 204 2676 电子邮件：Stephen.Ambrose@AsiusTechnologies.com