耳机中的人因工程学设计研究

人因工程在耳机舒适度上的应用

B工业072 徐跃 0710103206

耳机的舒适度直接影响着佩戴者的健康，这也是耳机设计中非常重要的一个环节。

本文就耳机如何设计才能达到好的舒适度，提高耳机的性能，体现人性化设计的原

则进行分析研究，并针对目前的几种主流的耳机设计进行类比，选出最优的设计形

式。

耳机虽小，但在生活中却扮演着越来越重要的角色。从开始的电视机、单放机到现在的

随身听、MP3、MP4 乃至电脑，耳机已经成了其不可分割的部分。因此，人们越来越关心耳机的性能，包括噪音过滤度、音质保真效果和舒适度。其实，一个耳机有再好的噪音过滤度、再好的音质保真效果，如果带上它就像带上紧箍咒或者耳朵因耳机的夹持感到痛楚，那么人们也是不愿去佩戴它的，可见耳机的舒适度是耳机性能中举足轻重的地位。

耳机的舒适度是指佩戴耳机后没有因对耳朵夹持或挤压所造成的疼痛或难受，并让佩戴者感到舒适的程度。耳机的舒适度从哪几个方面来衡量呢？我们知道，长时间佩戴耳机时，

会感到耳朵痛或者头痛、头晕。所以，耳机的舒适度就主要从耳机会不会引起佩戴者耳痛、

头痛或者头晕来衡量。但佩戴耳机为什么会产生这些现象呢？首先，我们来了解一下耳朵的

生理结构。

在解剖学中，耳朵由外耳、中耳、内耳三部分构成。

外耳包括：耳廓：耳廓具有聚集和反射波的作用。外耳道：长约2.5-3.5cm，由软骨部和骨部组成软骨部约占其外1/3，外耳道有两处狭窄，一为骨部与软骨部交界处，另一为骨部距离鼓膜约0.5cm处，后者外耳道峡，外耳道呈S 形弯曲。外耳道皮下组织甚少，皮肤几与软骨膜和骨膜相贴，故当感染肿胀时易致神经末稍受压而引起剧痛，软骨部皮

肤含有类似汗腺构造的耵聍腺能分泌耵聍，并富有毛囊和皮脂腺。

外耳道神经和血管：一为下颌神经的耳颞支，分布于外耳道等到的前半部，故当牙病等

疼痛时可传至外耳道；一为迷走神经的耳支，分布于外耳道等的后半部，故当来刺激外耳道

皮肤时可引起反射性咳嗽，另有来自颈丛的耳大神经和枕小神经，以及来自面神经和舌咽神

经的分支。

中耳包括：鼓室：鼓室为含气腔，位于鼓膜与内耳外侧壁之间。鼓室内有听骨、肌肉及韧带等，腔内均为粘膜所覆盖。鼓室外壁即为鼓膜。

咽鼓管：为沟通鼓室与鼻咽的管道，成人全长约35mm。外1/3 为骨部内 2/3 为软骨部

其内侧端的咽口位于鼻咽侧壁，适在下鼻甲后端的后下方成人咽鼓管的鼓室口约高于咽口

2-2.5cm，小儿则接近水平，且管腔较短，内径较宽，故小儿的咽部感染较易经此管传入鼓

室。

了解了耳朵的生理结构，我们就可以想像得到，一般的耳机是将耳机扩充在外耳道里，

高保真耳机是直接将耳机夹持在头部，并且覆盖整个耳廓，改进的高保真耳机仅仅是将原来

夹在头部的圆弧状装置变为独立的两个夹子夹在耳廓上，而覆盖耳廓的装置却没有什么改

进。而所有的这些类型的耳机都会引起佩戴者的不适，主要现象有耳痛、头痛、头晕。那佩

戴者为什么会产生这些不适症状呢，这就得从中医角度来说起。

从中医的角度来看，耳朵被视为“缩小了的人体身形”，古典医籍

有‘耳有宗脉之所

聚’、“五脏六肺、十二经脉有络于耳者”、“一身之气贯于耳”之说。我国医学认为，肾

乃人体的“先天之本”，而肾开窍于耳，即肾在体内，而耳则是体表的窗口。基于这种思想，

古代医学家把耳朵作为健身强体的重要部位。

现代医学研究发现，人体各部分与耳朵通过经络有着密切的联系，而耳朵上分布了许多的穴位。耳穴国际标准化方案确定标准耳朵为七十

九个穴位（见右图），通过耳穴能诊治许多疾病。因此，经常拍打自己的耳朵可刺激穴位，按摩经络，促使气血运行，调动体内的正气，达到增强机体对疾病的抵抗力、免疫力、代谢力，以保持相对的生理平衡，使耳膜保持良好的功能，起到有病治病、无病防病的良好作用；经常拍打耳朵，能够消除疲劳，振奋精神，传导思维通路，清醒头脑，使人耳聪目明，对耳鸣、头痛、眼花、失眠等有良好的辅疗效果；能活跃肾脏内气，延缓衰老；能促进胆汁分泌，有利于胆道的通畅，防止胆囊炎、胆结石等疾病的发生发展；促进血液循环，防止动脉硬化，抑制高血压的形成。

由上图可以看到，耳朵上面分布着密密麻麻的穴位，当耳机对耳廓或外耳道造成挤压或

夹持时，不免会刺激到一些穴位，当这些刺激持续一定的时间后，就会让佩戴者感到不适。

因此，要提高耳机的舒适度，就要避免对这些穴位造成长时间的刺激，

直接的办法就是不与

其接触，但耳机的基本功能要求必须将大部分声音传入外耳道，这样在不与耳廓接触的前提

下，就必须与外耳道接触。此时就要考虑与外耳道接触的那部分装置的材料性能了，比如要

柔软、对声音的传递性好等等。这就是人因工程在其中的应用，也就是平时所说的人性化设

计。于是，针对上面所说的人因工程学原则，我设计除了这样的一种耳机模型来解决上述问

题，如下图所示：

1 所指的是耳机的夹持部分，此装置夹持佩戴者脑部的后下部位，由于此处有头发等对

头皮进行保护，因此不会造成疼痛感。此外，这一装置由具有弹性的材料制成，可以起到固

定支撑的作用。2 所指的是由质地柔软且保音效果良好的材料制成的耳机赛。佩戴者将此部

分直接塞入外耳道不但不会对外耳道的内壁产生挤压而产生疼痛，而且其良好的保音效果将

声音完美的输送进去。3所指的是耳机与耳朵下部的脸颊接触的装置。此装置是由粘性材料制成的一层薄膜，可以直接粘附在脸颊上，不

会造成对脸颊的夹紧而产生疼痛，且不会伤害皮肤。此外，1 处、2处、3 处也将构成一个稳定的结构。

运用了人因工程学的原理进行了自己的设计，但这仅仅是一个初步的构想而已。下面，

我们将从人因工程的角度利用系统工程的评价原理来对时下普遍使用的几种类型的耳机进

行一个评价。

如下图，我们对这三种耳机进行编号，从左到右依次为 1 型、2 型、3 型，评价因素包括：外观、佩戴方便性、重量、因夹持而产生疼痛、因挤压而产生疼痛等五个方面。

经过在同学间的调查，我们得到了如下的结果：

为了进行有效的比较，我们将这些评价结果进行量化。经过量化后，我们得到了如下结

果：