Effet d’occlusion réduit avec des bouchons passifs

L’effet d’occlusion, phénomène auquel sont confrontés les utilisateurs de bouchons d’oreilles, amplifie la perception des sons corporels (voix, mastication, respiration) à basses fréquences, créant une gêne importante. Jusqu’ici, seule une insertion très profonde dans le conduit auditif permettait de réduire cet effet – au prix d’un confort réduit. L’étude avance l’idée prometteuse d’un effet occlusion réduit avec des bouchons passifs.

Dans leur étude publiée en 2023, Carillo et al. proposent une solution innovante : un bouchon passif imprimé en 3D, intégrant quatre résonateurs de Helmholtz en série, appelé méta-bouchon. Ce dispositif parvient à réduire quasi totalement l’effet d’occlusion entre 300 Hz et 1 kHz, tout en conservant une forte atténuation du bruit (>35 dB).

Un design acoustique inspiré des métamatériaux

Les résonateurs de Helmholtz utilisés dans le méta-bouchon sont organisés en série (et non en parallèle comme dans une version antérieure), avec un seul col inséré dans le conduit auditif. Cette configuration présente plusieurs avantages :

• Compatibilité avec des conduits étroits
• Optimisation géométrique plus souple
• Réduction du volume global inséré dans l’oreille

Chaque résonateur est partiellement rempli de mousse de mélamine, ce qui permet d’abaisser la fréquence de résonance et d’améliorer l’absorption acoustique.

Un objectif clair : un effet d’occlusion réduit avec des bouchons passifs

L’optimisation du dispositif repose sur un modèle électroacoustique du conduit auditif. Plutôt que de chercher une absorption parfaite, les auteurs ont directement minimisé l’effet d’occlusion mesuré sur une oreille artificielle soumise à une stimulation osseuse.

Résultat : le méta-bouchon affiche une réduction de 25 dB de l’effet d’occlusion à 300 Hz, et reste proche de 0 dB jusqu’à 1 kHz. Les performances surpassent celles d’un résonateur unique de même volume ou d’une structure à absorption large bande.

Atténuation sonore préservée

L’étude montre également que ce bouchon passif conserve une insertion loss > 35 dB sur une large bande (100 Hz – 5 kHz). Une simulation par éléments finis révèle un mode piston vers 700 Hz : à cette fréquence, le bouchon absorbe efficacement l’énergie acoustique injectée via l’embout en mousse, à condition que le col #1 reste ouvert.

Limites et perspectives

Le méta-bouchon a été testé sur une oreille artificielle, avec une stimulation exclusivement osseuse. En conditions réelles (parole, environnement varié), d’autres ajustements seront nécessaires. Les auteurs suggèrent que plusieurs versions du bouchon pourraient être optimisées selon les profils d’utilisateurs.

Conclusion

Grâce à une conception acoustique fine et à une stratégie d’optimisation ciblée, Carillo et al. démontrent qu’un bouchon passif peut réduire presque totalement l’effet d’occlusion, sans compromis sur l’atténuation. Une avancée majeure pour le confort et l’acceptation des dispositifs de protection auditive.

Source

Carillo, K., Sgard, F., Dazel, O., & Doutres, O. (2023). Passive earplug including Helmholtz resonators arranged in series to achieve broadband near zero occlusion effect at low frequencies. The Journal of the Acoustical Society of America, 154(4), 2099–2111.