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骨傳導與氣傳導到底有什么不同?
更新時間:2022-5-6 9:18:42 編輯:溫情 宋芳葶、黃君如 調整文字大小:【

張潮有詩云:“松下聽琴,月下聽簫。澗邊聽瀑布,山中聽松風,覺耳中別有不同!睙o論對于動物還是人類,聽聲都是很重要的事情,耳朵則是我們感知聲音的重要器官。那么,為什么當我們捂住雙耳時也依然能聽到自已說話的聲音呢?為什么我們總覺得自己的錄音聽上去不像自己的聲音呢?為什么當我們小心地咀嚼食物時還是感覺很吵呢?這是因為聲音主要通過兩種途徑傳入內耳,即空氣傳導和骨傳導。通常情況下,兩種傳播路徑同時運行。只不過,我們聽到的絕大多數聲音是依靠氣導的方式傳入我們耳內。

一、氣傳導與骨傳導的原理

如圖所示,人耳按結構和功能,可以分為外耳、中耳、內耳三個部分。

正常人耳感知聲音的基本過程如上圖藍色線條所示:聲源發出聲波——被耳廓收集——經外耳道傳導——鼓膜將聲波轉換為振動——引起聽骨鏈的機械運動——鐙骨底板的振動引起前庭窗的運動——能量傳入了耳蝸中的內外淋巴液,變成液體振動——基底膜上的毛細胞運動產生生物電活動——神經沖動通過聽神經,延上傳神經通路——到達聽皮層中樞——聽覺產生。

以上就是氣導的機制。與氣導不同,骨傳導是將聲音轉化為不同頻率的固體振動,通過人的顱骨、骨迷路等結構傳遞聲波,即直接將人體骨結構作為傳聲介質。其基本過程如圖中紅色線條所示:聲源產生聲波——引起顱骨振動——振動傳遞到耳蝸并引起淋巴液振動——往后的傳輸路徑與空氣傳導是一致的,它對聲音的傳輸不需要外耳與中耳的參與。通常人們也并不需要利用自己的顱骨去感受聲音,但是當外耳和中耳的病變使聲波傳遞受阻時,則可以用骨傳導來彌補聽力。

貝多芬雙耳失聰后嘗試了由喬瓦尼發明的一項技術,他咬著一根與鋼琴相連的棍子就可以聽到由顎骨傳來的音樂,這就是聲音的骨傳導原理的早期應用。

二、骨傳導設備的分類

1)按聲音頻率分類,分為超聲骨傳導與常態骨傳導

超聲骨傳導助聽器把聲音信號調制到超聲范圍,再通過骨傳導的方式傳遞到人的聽神經,主要用于全聾人或者深度耳聾患者,是替代人工耳蝸的有效方式。

常態骨傳導聽覺裝置把所接收到的語音信號直接轉變為振動信號,這是目前大多數骨傳導設備的傳聲原理。

2)從佩戴方式分類,可分為外部佩戴式與植入固定式兩種

外部佩戴式不需要采取手術固定方式進行佩戴,如骨傳導耳機等。植入固定式骨傳導聽覺裝置需要通過手術植入到人體內,使感音神經性耳聾、傳導性耳聾以及混合性耳聾的患者恢復聽力。

3)按發聲原理分類,骨導助聽器可分為電磁式、壓電式、超磁致伸縮式三種

三、骨傳導技術的應用

目前市場上大多數的耳機與助聽器都是利用空氣振動的原理做成的產品,因此本文對氣導的應用不進行贅述。而骨傳導省去了部分聲波傳遞步驟,能在嘈雜的環境中實現清晰的聲音還原,同時聲波也不會因為在空氣中擴散而影響到他人,利用這個特點,人們將骨傳導技術應用在不同領域中。

骨導技術的具體應用如下:

(1) 骨傳導助聽器

對于傳導性失聰(指患者耳朵中的聲音通道受阻,外界聲音無法正常的傳入,使其不能感知聲音),我們可以借助助聽器打通或重新開辟一條通道,使聲音通過振動直接傳入人腦,再通過聽覺神經,使失聰患者重新感知外界聲音。如今市面上的骨導助聽器通常分為外掛式和植入式兩種。外掛式不需要采取手術固定方式進行佩戴,植入式助聽器通?煞譃楣清^式、中耳植入式與外耳植入式等三種。

(2) 骨傳導麥克風

骨傳導麥克風是利用人講話時引起的頭頸部骨骼的輕微振動來把聲音信號收集起來轉為電信號。由于聲音在骨傳導的損失率遠低于氣導,它在很嘈雜的環境里也可以把聲音高清晰的傳出來,在很多需要有較強抗噪能力的場合下有著重要的應用價值。例如在軍事行動中,有時不能大聲講話,佩戴骨傳導麥克風的士兵只需要發出很小的聲音就能準確地傳遞指令。

華為FreeBuds系列耳機還推出了骨聲紋識別功能,將骨傳導麥克風+聲紋識別結合到耳機上,使得用戶可以通過耳機完成微信支付、解鎖手機等操作。

(3) 骨傳導耳機

同骨傳導麥克風一樣,骨傳導耳機也是通過顱骨的振動將聲音傳入內耳。因為是與骨骼直接接觸,所以在堵住雙耳的情況下也可以照常清晰的聽到聲音,也可以在非常嘈雜的環境下分辨來自骨傳導耳機的聲音。

隨著人們運動健康意識的加強,舒適牢固、防水防汗已經成為行業共識的產品基本特點,在此基礎上,尤其對于戶外運動而言,需要既能聽到音樂,也能無障礙地感知外界的聲音,這樣能讓運動者的安全更受保障,因此,更適合在運動場景下使用的骨傳導耳機也受到了越來越多專業運動愛好者的青睞。

與氣導設備相比,骨傳導設備的佩戴方式無需入耳,能夠減少耳道內的細菌滋生從而保護耳道。骨傳導耳機的振動單元直接作用于顱骨,避免了因長期使用傳統耳機對耳朵的鼓膜造成傷害,當然,并不是說骨傳導耳機開大音量且長時間使用就不會造成聽力損傷,只是危害會小很多。

但是,由于骨傳導的原理特性,相比于同價位氣導產品,骨導產品的傳音效果較差,還可能會存在漏音的情況,骨傳導技術對設備與使用者的貼合程度要求比較高,如果貼合程度不太好將大大影響音質。

骨傳導技術以其獨有的優越性在這幾年越來越受到人們的關注,如果能解決其音質低成本高的問題,勢必會有更廣闊的市場。

參考文獻:

[1]趙禹,張懌翔,劉后廣,王浩,潘嘯,黃新生.外耳道與中耳腔對氣傳導及骨傳導影響的人耳有限元模型研究[J].臨床耳鼻咽喉頭頸外科雜志,2019,33(03):251-254+258.

[2]王草山.骨傳導技術發展綜述[J].化學工程與裝備,2016,(01):180-184.

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