用于电子设备的电渗流阀门制造技术

本公开涉及用于电子设备的电渗流阀门。一种便携式电子设备包括：壳体，该壳体具有限定第一腔室、第二腔室和来自该第一腔室或该第二腔室的声学开口的壳体壁；以及电渗流阀门，该电渗流阀门能够操作以打开和闭合声学开口。电渗流阀门能够操作以打开和闭合声学开口。电渗流阀门能够操作以打开和闭合声学开口。

【技术实现步骤摘要】
用于电子设备的电渗流阀门
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请是2021年11月29日提交并且以引用方式并入本文的共同未决的美国临时专利申请第63/283,938号的非临时申请。


[0003]本公开的一个方面涉及一种用于电子设备的由流体的电渗流(electroosmotic flow)驱动的声学阀门。还描述了其他方面并要求对其他方面进行保护。

技术介绍

[0004]便携式通信或监听设备(例如，智能电话、耳机等)具有位于其内的一个或多个换能器，该一个或多个换能器将输入电音频信号转换为能够被用户听到的声压波输出或者将声压波输入转换为电音频信号。换能器(例如，扬声器)可用于例如输出对应于远端用户语音的声压波(诸如在电话呼叫期间)，或用于输出对应于与用户想玩的游戏或想播放的音乐相关联的声音的声压波。由于便携式设备的轮廓相对较薄，换能器的轮廓也相对较薄，从而可能使得难以保持最佳声音质量。此外，就诸如入耳式听力设备或耳塞之类的监听设备而言，设备延伸到耳道中以实现更好的性能，然而，在便携式监听设备与耳道之间可能通常具有不适当的或在某些情况下不期望的密封，从而致使用户体验较低质量的声音。

技术实现思路

[0005]本公开的一个方面涉及一种电渗流致动器或阀门组件，该电渗流致动器或阀门组件可用于例如控制到达/离开电子设备的腔体或腔室的泄漏量，以改善声学性能。代表性地，就入耳式听力设备(例如，耳机)而言，在一些情况下，期望完美密封(高声学阻抗)，而在其他情况下，期望非常开放的路径(低声学阻抗)。代表性地，在一些情况下，在听力设备相对紧密地装配在耳部内并且与耳道形成密封或形成至少部分密封的情况下，用户可能经历不期望的阻塞效果。例如，在主动噪声控制(ANC)或噪声消除期间，用户可能想要通过无源隔离和ANC(闭合阀门)隔离入耳式听力设备，但当在室外时，可能期望透明度(打开阀门)，因此在说话时存在更自然且较低的阻塞效果。因此，阀门允许根据期望的泄漏水平并且利用较低功耗，在系统操作期间动态地控制泄漏量。在另外的方面，该电渗致动器可用于其他应用，例如，致动器可用于声学回路改变、谐振器的打开/关闭和由声学短路导致的窄带频率引导。在另外的方面，该致动器可用作以微观尺度水平和/或宏观尺度水平结合的其他机构的马达或驱动器。例如，致动器可用于驱动或致动滑动机构和/或与位移放大器(例如，10倍至20倍增益)连接。
[0006]代表性地，在一个方面，本公开涉及一种声学阀门，该声学阀门基于使用大量流体的电渗流(EOF)原理来操作。在一些方面，可使用大量流体流动力来致动(打开/闭合)阀门，具体取决于所施加的电压或电场。作为背景，EOF是在存在双电层(EDL)和电渗(EO)膜的情况下在通道上切向施加电场的结果。EOF与层流的不同之处在于驱动力不是压力梯度，而是
外部施加的电场。这导致流体的直接动电致动并且基本上可被视为固态双向泵。用于致动的合适流体可包括但不限于去离子(DI)水、普通醇，并且在一些情况下铁磁流体可能是合适的。在一些方面，EO膜可以是氧化铝或聚合物膜。现在回到阀门，该阀门可具有非常薄的叠层厚度，使得其可被视为微型阀门并且适于与相对小的设备结合使用。代表性地，在一些方面，阀门可包括活塞，该活塞在引导件内于打开位置和闭合位置或打开状态和闭合状态之间移位，并且被密封以避免大量流体的泄漏。该活塞可耦接到构成用于驱动活塞位移的泵组件的部件。在一些方面，电渗泵组件可由包括以下项的材料的叠层形成：印刷电路板(PCB)层、电极层、电渗膜、容纳大量流体的贮存器和穿过泵到达活塞的流体通路。在其他方面，在使用微制造或微电子机械系统(MEMS)技术来形成组件的情况下，该叠层可使用MEMS处理技术由MEMS材料(例如，硅、聚合物、金属、陶瓷等)的层制成。在此方面，构成组件的部件的尺寸可在1微米和100微米之间，并且/或者组件的尺寸可在20微米至1毫米的范围内。在打开状态下，活塞可倚靠在泵部件的叠层上(例如，由真空保持)并且可位于声学通气孔或开口下方。在一些方面，通气孔或开口可包括将外部环境空气连接到入耳式耳机的前体积腔室的多个管或孔，入耳式耳机也可耦接到耳道(例如，耦接到耳道的声学开口或端口)。在闭合状态下，活塞通过改变所施加的电压而升高并且密封多个管，从而破坏环境空气与耳道之间的连通。
[0007]代表性地，在一个方面，本公开涉及一种便携式电子设备，该便携式电子设备包括：壳体，该壳体具有限定第一腔室、第二腔室和来自第一腔室或第二腔室的声学开口的壳体壁；以及电渗流阀门，该电渗流阀门能够操作以打开和闭合声学开口。在一些方面，电渗流阀门包括从动构件(driven member)和具有流体的电渗泵，该流体由所施加的电场致动以驱动从动构件打开和闭合声学开口。在一些方面，该从动构件包括位于声学开口与电渗泵的流体通路之间的活塞，一旦流体被致动以使活塞在闭合位置与打开位置之间移动，流体即流过流体通路，在闭合位置，活塞闭合声学开口，在打开位置，活塞打开声学开口。在一些方面，从动构件包括与声学开口对准并且密封到电渗泵的流体通路的顺应性膜，一旦流体被致动以使顺应性膜在闭合位置与打开位置之间移动，流体即流过流体通路，在闭合位置，顺应性膜闭合声学开口，在打开位置，活塞打开声学开口。在一些方面，从动构件还包括与声学开口对准并且耦接到顺应性膜的活塞。在一些方面，电渗泵包括：电渗膜，该电渗膜位于第一电极与第二电极之间，该第一电极耦接到第一印刷电路板，该第二电极耦接到第二印刷电路板；流体贮存器，该流体贮存器耦接到第二印刷电路板和穿过电渗泵的流体通路。在一些方面，电渗膜是第一电渗膜并且流体贮存器是第一流体贮存器，该电渗泵还包括：第二电渗膜，该第二电渗膜位于第三电极与第四电极之间，该第三电极耦接到第三印刷电路板，该第四电极耦接到第四印刷电路板；以及第二流体贮存器，该第二流体贮存器耦接到第四印刷电路板和穿过电渗泵的流体通路。在一些方面，电渗膜包括限定流体通路的一部分的多个孔。在一些方面，该多个孔中的至少一个孔包括具有凹陷区域布置的侧壁，每个凹陷区域具有一定深度和高度。在一些方面，便携式电子设备包括入耳式耳机，第一腔室是入耳式耳机的前体积腔室，并且声学开口是从前体积腔室到环绕壳体的周围环境的声学通气孔。在一些方面，壳体壁限定亥姆霍兹谐振器，该亥姆霍兹谐振器具有包括第一腔室的颈部部分和包括第二腔室的主体部分。
[0008]在另外的方面，本公开涉及一种便携式电子设备，该便携式电子设备包括：壳体，
该壳体包括限定内部腔室和来自内部腔室的声学开口的壳体壁；换能器，该换能器位于内部腔室内并且将内部腔室分成第一腔室和第二腔室，该第一腔室包括换能器的第一侧和声学开口，该第二腔室包括换能器的第二侧；以及电渗流阀门，该电渗流阀门能够操作以打开和闭合通向第一腔室或第二腔室的通气孔。在一些方面，电渗流阀门包括耦接到具有流体通路的电渗泵的活塞，并且其中在施加电场时，流体流过流体通路以使活塞在闭合位置与打开位置之间移动，在闭合位置，活塞闭合通气孔，在打开位置，活塞打开通气孔。在一些方面，顺应性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种便携式电子设备，包括：壳体，所述壳体具有壳体壁，所述壳体壁限定第一腔室、第二腔室和来自所述第一腔室或所述第二腔室的声学开口；和电渗流阀门，所述电渗流阀门能够操作以打开和闭合所述声学开口。2.根据权利要求1所述的便携式电子设备，其中所述电渗流阀门包括从动构件和具有流体的电渗泵，所述流体由所施加的电场致动以驱动所述从动构件打开和闭合所述声学开口。3.根据权利要求2所述的便携式电子设备，其中所述从动构件包括位于所述声学开口与所述电渗泵的流体通路之间的活塞，一旦流体被致动以使所述活塞在闭合位置与打开位置之间移动，所述流体便流过所述流体通路，其中在所述闭合位置，所述活塞闭合所述声学开口，而在所述打开位置，所述活塞打开所述声学开口。4.根据权利要求2所述的便携式电子设备，其中所述从动构件包括与所述声学开口对准并且密封到所述电渗泵的流体通路的顺应性膜，一旦流体被致动以使所述顺应性膜在闭合位置与打开位置之间移动，所述流体便流过所述流体通路，其中在所述闭合位置，所述顺应性膜闭合所述声学开口，而在所述打开位置，所述活塞打开所述声学开口。5.根据权利要求4所述的便携式电子设备，其中所述从动构件还包括与所述声学开口对准并且耦接到所述顺应性膜的活塞。6.根据权利要求2所述的便携式电子设备，其中所述电渗泵包括：电渗膜，所述电渗膜位于第一电极与第二电极之间，所述第一电极耦接到第一印刷电路板，所述第二电极耦接到第二印刷电路板；流体贮存器，所述流体贮存器耦接到所述第二印刷电路板和穿过所述电渗泵的流体通路。7.根据权利要求6所述的便携式电子设备，其中所述电渗膜是第一电渗膜并且所述流体贮存器是第一流体贮存器，所述电渗泵还包括：第二电渗膜，所述第二电渗膜位于第三电极与第四电极之间，所述第三电极耦接到第三印刷电路板，所述第四电极耦接到第四印刷电路板；以及第二流体贮存器，所述第二流体贮存器耦接到所述第四印刷电路板和穿过所述电渗泵的所述流体通路。8.根据权利要求6所述的便携式电子设备，其中所述电渗膜包括限定所述流体通路的一部分的多个孔。9.根据权利要求8所述的便携式电子设备，其中所述多个孔中的至少一个孔包括具有凹陷区域布置的侧壁，每个凹陷区域具有深度和高度。10.根据权利要求1所述的便携式电子设备，其中所述便携式电子设备包括入耳式耳机，所述第一腔室是所述入耳式耳机的前体积腔室，并且所述声学开口是从所述前体积腔室到环绕所述壳体的周围环境的声学通气孔。11.根据权利要求1所述的便携式电子设备，其中所述壳体壁限定亥姆霍兹谐振器，所述亥姆霍兹谐振器具有包括所述第一腔室的颈部部分和包括所述第二腔室的主体部分。12.一种便携式电子设备，包括：壳体，所述壳体包括壳体壁，所述壳体壁限定内部腔室和来自所述内部腔室的声学开口；换能器，所述换能器位于所述内部腔室内并且将所述内部腔室分成第一腔室和第二腔
室，所述第一腔室包括所述换能器的第一侧和所述声学开口，所述第二腔室包括所述换能器的第二侧；以及电渗流阀门，所述电渗流阀门能够操作以打开和闭合通向所述第一腔室或所述第二腔室的通气孔。13.根据权利要求12所述的便携式电子设备，其中所述电渗流阀门包括耦接到具有流体通路的电渗泵的活塞，并且其中在施加电场时，流体流过所述流体通路以使所述活塞在闭合位置与打开位置之间移动，其中在所述闭合位置，所述活塞闭合所述通气孔，而在所述打开位置，所述活塞打开所述通气孔。14.根据权利要求12所述的便携式电子设备，还包括顺应性膜，所述顺应性膜耦接到所述活塞和所述流体通路，以密封流过所述电渗泵...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
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