專利名稱：應(yīng)用于致命性沖擊噪音及/或過壓引致爆炸下的納米耳科保護設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及防止沖擊后聽力損傷的領(lǐng)域，且更具體而言，關(guān)于設(shè)計配戴于耳道 中或固定至外耳上以阻止極度的沖擊波損害聽覺器官的物理裝置。
背景技術(shù)：
'
軍事人員在戰(zhàn)場上需要一種裝置以于遭受過壓爆炸時提供保護。通信是戰(zhàn)力上 獨具重要性的條件。戰(zhàn)斗單位作為一小組，必須能夠立即對意料之外的作戰(zhàn)意外事 故作出反應(yīng)。瞬時的不間斷通信至關(guān)重要，且人們已付出了巨大努力來確保在戰(zhàn)場 上的各戰(zhàn)術(shù)單位內(nèi)及戰(zhàn)術(shù)單位之間進行有效的、備用的通信。然而，人們忽視了此 種通信網(wǎng)絡(luò)的一重要方面一由爆炸造成的聽力損失。受到爆炸傷害的前線部隊目前 有64%出現(xiàn)聽力損失，此代表著當(dāng)前有效作戰(zhàn)力量的即刻降低，從而影響整個環(huán) 節(jié)中最重要的要素一前線士兵。
500多年來，各個國家實體一直利用炸藥進行戰(zhàn)爭。前線醫(yī)療資產(chǎn)、外科手術(shù) 技術(shù)的提高以及沖擊外傷治療小組的成立已大幅減小了爆炸沖擊的殺傷半徑。使用
6單獨的保護裝備及防彈衣能減少爆炸范圍內(nèi)的肢解傷害及繼發(fā)的四肢傷害，從而能 夠延長有效戰(zhàn)力持續(xù)于戰(zhàn)場上。在遠離沖擊區(qū)域上百米遠的所謂聽覺致殘區(qū)
(otologic disablement zone)中所遇到的聽力損壞仍是尚未解決的戰(zhàn)場發(fā)病率及戰(zhàn) 術(shù)傷殘因素。
在接近目標(biāo)的區(qū)域中，炸藥可產(chǎn)生具有特定物理壓力的高壓沖擊波，這些特定 的物理壓力不僅會使耳膜破裂、導(dǎo)致中耳小骨移位，而且會破壞最常用于人際溝通 的特定頻率范圍中的內(nèi)耳感覺細胞。此種嚴(yán)重的聽力損失是由聲波強度的驟然的脈 沖升高所造成，此種驟然的脈沖升高是因靠近戰(zhàn)場爆炸而產(chǎn)生的。此種損害是直接 性的，且不可挽回。處于聽覺致殘區(qū)內(nèi)的戰(zhàn)士在爆炸之后除了不能對命令作出反 應(yīng)外，外表看不出任何聽力受損的跡象。當(dāng)被致殘的小組成員不能對命令作出反應(yīng) 時，對戰(zhàn)力資產(chǎn)的戰(zhàn)場管理會連帶受損。如此喪失單位凝聚力會妨礙實現(xiàn)任務(wù)目標(biāo)。 當(dāng)戰(zhàn)力處于此種受損情形時，會喪失寶貴的時間。
根據(jù)陸軍外科總部的報告，受到爆炸傷害的士兵有64%出現(xiàn)聽力損失，是迄 今戰(zhàn)場傷害中最高的一類，導(dǎo)致當(dāng)前反恐戰(zhàn)爭中戰(zhàn)力大幅縮減。2004年因戰(zhàn)斗損 傷引起聽力損失的升高率是從20世紀(jì)中期開始有記錄以來的最高值，這一時期例 如包括二戰(zhàn)、朝鮮戰(zhàn)爭、越南戰(zhàn)爭、對黎巴嫩的海上部署、海灣戰(zhàn)爭以及伊拉克自 由行動(OIF) /持久自由軍事行動(OEF)。
在2005年的聽力保護效能調(diào)查中，在軍事行動條件下，發(fā)現(xiàn)所有受試裝置均 將C加權(quán)峰值水平減弱至130分貝(dB)以下，遠低于在OIF中所遭受的爆炸聲 音峰值。在實際中，這些裝置僅將噪音減弱10-30 dB。
與爆炸的接近程度比炸藥量更重要。對從1到20kgTNT的傳統(tǒng)炸彈爆炸范圍 進行的研究后，證實與爆炸的接近程度比炸藥量更重要。在大于6米的距離處，受 害者將可能不會受到致命傷害。在軍事人員掩體中爆炸的SCUD導(dǎo)彈損傷了 172 個人的耳朵。在86個住院的傷者中，有76。/^存在鼓室穿孔。人們對與爆炸的距離 進行了測量并用其建立估計波形的數(shù)學(xué)模型。在185dB (15PSI)下，百分之五十 的士兵將遭受鼓室穿孔。
中耳損壞(例如鼓膜穿孔)向來是耳蝸受損的跡象。此為一需要被考慮的重點。 鼓膜可通過外科手術(shù)修復(fù)。然而，尚不存在用以修復(fù)耳蝸損壞的醫(yī)療/外科手術(shù)。
如在軍事應(yīng)用中一樣，對聽覺器官的保護在職業(yè)及工業(yè)環(huán)境中也很重要。工業(yè) 領(lǐng)域中的沖擊噪音會帶來與軍事領(lǐng)域中的爆炸過壓相類似的問題。根據(jù)美國勞工部 的報告，每10，000名工人中就有28.4人記錄有聽力損失(2004年美國勞工部)。有一千萬人已遭受永久性的聽力喪失，三千萬人每天都暴露于危險的噪音水平
(NIOSH)。
例如電子耳罩等工業(yè)裝置能放大外界噪音，因而聽力受損者可聽到警鈴。問題 是其以相同的強度傳遞噪音及直接的溝通，而不對二者進行區(qū)分。盡管在設(shè)定的分 貝范圍(常常設(shè)定為〉85dB)內(nèi)其不以電子方式傳遞噪音，然而其無法攔截有害的 聲音能量，致使有害的聲音能量毫不減弱地繼續(xù)進入中耳及內(nèi)耳。
分貝是聲壓等級。耳語為20-30分貝，正常說話大致為50-60分貝。30米遠處 的噴氣發(fā)動機為150分貝。刺耳的工廠中為90分貝。2米遠處的氣錘為100分貝。 lOO英里處的Krakatoa火山噴發(fā)為180分貝。開火的步槍為140分貝。OSHA規(guī)定 在一周正常的40小時工作內(nèi)，在大于85分貝時會造成危險的聽力損失。世界上其 他地方的標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格。
據(jù)以色列醫(yī)療協(xié)會報告，在市政公共汽車上發(fā)生的一起自殺性恐怖襲擊中，幸 存的34人中有33人受到聽力損壞，但所有患者均具有正常的眼震電圖 (electronystagmography)，此顯示甚至在緊靠爆炸之處，前庭機能也未受到影響， 即半規(guī)管被骨包圍能保護其不受爆炸過壓力的影響，而更容易受傷的聽覺器官則統(tǒng) 統(tǒng)受到損壞。
過去，人們已作出各種嘗試來提供耳塞或護耳器。這些以往的嘗試包括美國 專利第4,807,612號，其名稱為"Passive Ear Protector" ， 美國專利第4,852,683號， 其名稱為"Earplug with Improved Audibility";美國專利第5,113,967號，其名稱 為"Audibility Earplug";美國專利第6,070,693號，其名稱為"Hearing Protector Against Loud Noise";以及美國專利第6,148,821號，其名稱為"Selective Nonlinear Attenuating Earplug"。盡管這些以往的嘗試可能己能對刺耳噪音進行一定的減弱 或者進行保護，然而其并未在不實質(zhì)限制或不利影響正常聽力的條件下提供本發(fā)明 所提供的保護。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明借助利用微裝置及組件的高度工程化的耳朵保護來防止聽力受損，這些 微裝置及組件是在進行軍事行動或工業(yè)操作之前插入個人的耳道內(nèi)或作為外耳的 耳套進行配戴。這些解決方案是基于多學(xué)科的問題導(dǎo)向?qū)W習(xí)法，用以理解聽覺器 官的易承受危險的結(jié)構(gòu)特征；對聽覺生理學(xué)的透徹理解；對戰(zhàn)場中受傷士兵的第一 手醫(yī)學(xué)評價；以及最新納米技術(shù)原理及設(shè)計的工程應(yīng)用。根據(jù)本發(fā)明的裝置并不類似于只對特定的聲音過濾或放大的助聽器。而是，根據(jù)本發(fā)明的裝置用以攔截高能 聲波及/或?qū)⒙暷芊瓷潆x開耳道，且對于正常的聽覺及周圍環(huán)境下，可以被低強度 聲波穿透。
在一較佳實施例中，本發(fā)明是一種用于防止聽力損失的裝置。該裝置包括由 軟的柔順性材料制成的本體，其具有第一端及第二端以及延伸貫穿于其中的通道或 聲音傳遞聚合物管；柔軟的聽覺材料，其靠近本體的其中一端，該柔軟的聽覺材料 中具有孔，該孔與延伸貫穿所述本體的所述通道對齊；以及組件膜、圓盤或其他結(jié)
構(gòu)，則覆蓋或密封所述柔軟的聽覺材料中的開口。所述膜或圓盤可由高強度聚合物 材料形成，且厚度可為一或多個微米。所述本體并非僅具有單個通道延伸貫穿，而 是可有多個通道延伸貫穿其中，且在柔軟的聽覺材料中可提供多個對應(yīng)的孔。每一 孔或通道的直徑可為1毫米或以下。所述膜、圓盤或其他結(jié)構(gòu)覆蓋或密封柔軟的聽 覺材料中的所述多個孔。該本體可為圓柱形狀，或者可具有另一形狀，以緊貼地裝 于人的耳道中。
在另一所揭示的實施例中，根據(jù)本發(fā)明的一種用于防止聽力損失的裝置包括電 源、由能量啟動的傳感器、用于接收聲音的輸入裝置、用于朝鼓室傳送信號的輸出 裝置、實質(zhì)位于輸入裝置與輸出裝置之間的真空管室、以及至少環(huán)繞輸入裝置、真 空管室及輸出裝置的薄膜。輸入裝置、輸出裝置、真空管室及薄膜可形成裝于人體 的耳道內(nèi)的總成的至少一部分。由能量啟動的傳感器可包括外殼及多個二極管?；?者，由能量啟動的傳感器也可包括撓性薄膜、連接至撓性薄膜的鏡像元件、發(fā)光二
極管(Light Emitting Diode， LED)、第一二極管探測器陣列、第二二極管探測器 陣列以及開關(guān)；其中LED朝第一二極管探測器陣列傳遞光。在正常工作期間，第 一二極管探測器陣列從LED接收光，從而使開關(guān)處于第一狀態(tài)。在接收沖擊聲波 期間，鏡像元件位移至一位置，在該位置上，使來自LED的光離開第一二極管探 測器陣列朝第二二極管陣列偏轉(zhuǎn)，從而使開關(guān)處于第二狀態(tài)。
在本發(fā)明的再一實施例中， 一種用于防止聽力損失的裝置包括總成，其包含 第一反射圓盤及第二反射圓盤、位于第一反射圓盤與第二反射圓盤之間的彈性納米 氣球，該氣球包含填充有納米微粒及低黏度流體的薄膜，其中當(dāng)該氣球被壓縮時， 納米微粒形成圓盤狀結(jié)構(gòu)；環(huán)繞該總成的薄膜；由能量啟動的傳感器；以及用于向 該總成及該傳感器供應(yīng)能量的能量源。
在本發(fā)明的又一較佳實施例中， 一種用于防止聽力損失的裝置包括外殼，其 具有第一端及第二端，該外殼的長度延伸于第一端與第二端之間；第一多個空的微管，其實質(zhì)平行于外殼的長度；第二多個微管，其實質(zhì)平行于外殼的長度，其中第 二多個微管中的每一個均實質(zhì)填充有圓盤堆疊，其中每一圓盤均包含本體、至少一 個聲孔、對齊墊及不對齊墊；第一繞組，其圍繞該第二多個微管中的每一個，用于 使微管中圓盤堆疊中的聲孔對齊；以及第二繞組，其圍繞第二多個微管中的每一個， 用于使微管中圓盤堆疊中的聲孔不對齊。
在本發(fā)明的另一實施例中， 一種用于防止聽力損失的裝置包括外殼、電源、勵 磁線圈、由能量啟動的開關(guān)、以及天線。當(dāng)在開關(guān)處接收到?jīng)_擊聲波時，開關(guān)啟動 勵磁線圈，以產(chǎn)生電磁場，該電磁場被天線朝耳朵的耳蝸定向，以在沖擊聲波期間 實質(zhì)麻痹耳蝸上的外側(cè)毛細胞。
根據(jù)下文詳細說明，較佳實施例及實施方案的簡單示意，本發(fā)明的其他方面、 特征及優(yōu)點便可一目了然。本發(fā)明還能夠具有其他不同的實施例，且可在各個明顯 的方面修改其諸多細節(jié)，此均不背離本發(fā)明的精神及范圍。因此，附圖及本說明應(yīng) 被視為例示性而非限定性的。本發(fā)明的其他目的及優(yōu)點將在下文說明中部分地提及 且根據(jù)本說明將部分地顯而易見，或者可通過實踐本發(fā)明而得知。


為更透徹地理解本發(fā)明及其優(yōu)點，參閱下文說明及附圖，其中
圖l(a)為根據(jù)本發(fā)明較佳實施例的防止聽力損失裝置的立體圖； 圖l(b)為根據(jù)本發(fā)明較佳實施例中，圖l(a)所示防止聽力損失裝置的側(cè)視
圖2(a)為根據(jù)本發(fā)明另一較佳實施例的防止聽力損失裝置的立體圖； 圖2(b)為根據(jù)本發(fā)明較佳實施例中，圖2(a)所示防止聽力損失裝置的側(cè)視
圖3為根據(jù)本發(fā)明第三較佳實施例的裝置的示意圖4為根據(jù)本發(fā)明第三實施例的替代配置的示意圖5(a)為根據(jù)本發(fā)明第四較佳實施例的裝置的立體圖5(b)為根據(jù)本發(fā)明第四較佳實施例的裝置的側(cè)視剖視圖6(a)及(b)為例示填充有納米微粒而被壓縮的硅膜結(jié)構(gòu)的俯視圖及側(cè)視
圖，該被壓縮硅膜形成本發(fā)明第四實施例的一部分；
圖7(a)及7(b)為例示填充有納米微粒的圓盤形袋的第二結(jié)構(gòu)的俯視圖及
側(cè)視圖，該圓盤形袋用作吸聲器，其形成本發(fā)明第四實施例的一部分；圖7(C)及7(d)為例示本發(fā)明第四較佳實施例中納米微粒的操作的示意圖； 圖8為將根據(jù)本發(fā)明第四實施例，于靠近人體的耳朵放置一裝置的替代配
置的示意圖9為本發(fā)明第五實施例的示意圖； 圖10為根據(jù)本發(fā)明第五實施例的管的示意圖； 圖ll為例示根據(jù)本發(fā)明第五實施例的圓盤結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖12為根據(jù)本發(fā)明第五實施例的多孔納米微粒的實例示意圖，該多孔納
米微粒具有例如可磁化金屬的涂層；
圖13為根據(jù)本發(fā)明第六較佳實施例的裝置的示意圖； 圖14為例示根據(jù)本發(fā)明第六較佳實施例的裝置配置的示意圖； 圖15為根據(jù)本發(fā)明較佳實施例的由光能啟動的開關(guān)的示意圖；以及 圖16(a)及圖16(b)為根據(jù)本發(fā)明較佳實施例的由聲能啟動的開關(guān)的示意圖。
主要元件標(biāo)記說明
100:防止聽力損失裝置110:本體
120:柔軟的聽覺材料130:通道
132:開口140:膜或圓盤
200 :防止聽力損失裝置210:本體
220:柔軟的聽覺材料230:通道
232:開口240:膜或圓盤
310:電源320:由能量啟動的傳感器或開關(guān)
322:外殼324:感光二極管
326:二極管330:硅薄膜
340:輸入裝置或接收器350:真空管室
360:輸出裝置或發(fā)送器370:耳道
372:鼓室374:開口
380:耳朵400:護耳片
510:傳遞聲音的聚合物管515:間隔體
520:小圓盤530:圓盤
540:圓盤550:硅樹脂膜
552:硅樹脂薄膜610:薄膜
620:鏡像錐體630:LED
640:二極管光電探測器陣列650:二極管光電探測器陣列開關(guān) 670
納米微粒 720 電磁場(EMF)產(chǎn)生線圈740
天線 910
聚合物微管 922
不對齊勵磁線圈 930
圓盤 952
主軸孔 956
磁性對準(zhǔn)墊 960
管間基質(zhì) 972
納米穿孔 980
裝置狀態(tài)
彈性微氣球
光傳感器
圓柱形容器
對齊勵磁線圈
聚合物微管
本體
聲孔
磁性不對準(zhǔn)墊 聲音阻尼材料 EMF產(chǎn)生線圈
具體實施例方式
耳道是最容易使破壞性聲波進入而傷害聽覺器官的點。證據(jù)顯示人體已提供了 具有保護性質(zhì)的骨。唯一完全包裹在骨中的器官是前庭系統(tǒng)，已知其包含人體的平 衡及位置感受器。即使該半規(guī)管與聽力器官只有數(shù)毫米的距離，且具有類似耳蝸平 衡喪失的纖細的感覺細胞，于爆炸后極少數(shù)不產(chǎn)生能力喪失的傷害。
平衡及位置器官(半規(guī)管系統(tǒng))在以下三個重要的方面類似于聽覺器官(1) 二者均包裹在骨中；(2)平衡及聽覺器官彼此相距幾毫米；以及(3) 二者均具有 神經(jīng)傳遞所需的纖細感覺細胞。
參照圖l(a)及圖l(b)來說明根據(jù)本發(fā)明的防止聽力損失裝置的第一較佳實施 例。該實施例亦可被稱為隔音器總成。在圖l(a)-圖l(b)中，顯示供放置于耳道內(nèi) 的隔音器總成的立體圖及側(cè)視圖。較佳由軟的柔順材料制成的本體110具有多個延 伸貫穿于其中的通道130。通道可例如為能傳遞聲音的聚合物管。本體110較佳被 造型成合適于耳道內(nèi)。本體110的形狀可例如為圓柱形。柔軟的聽覺材料形成明顯 區(qū)別的組件層120連接、緊固或附裝至本體110的一端。該多個通道130延伸貫穿 柔軟的聽覺材料120。由例如高強度聚合物(例如聚酯薄膜)制成的外觀為膜或圓 盤140的組件被置于或緊固于柔軟的聽覺材料120的一端，由此以覆蓋或密封通道 130的開口 132。膜或圓盤140可以是平的或具有波狀外形，并可具有最高約10 微米的厚度。膜或圓盤140在使用上較佳為直接接觸柔軟的聽覺材料120的端部。 較佳地，膜或圓盤140密封通道的開口 132?；蛘?，該組件、膜或圓盤140可附裝 于一側(cè)上，以形成會因應(yīng)高強度聲能而閉合的蓋板。在此種替代實施例中，閉合是被動進行的，且由聲能的物理力引起，聲能會推動活板關(guān)閉、閉合或密封于組件
120上。
沖擊波攔截膜或圓盤140必須同時滿足兩個標(biāo)準(zhǔn)其必須足夠薄，以使其不干 擾一般外界聲音傳遞，且其必須有足夠的強度，使其在承受一或兩倍大氣壓的過壓 時不會破裂。制模的成就上顯示， 一種市售高強度聚合物制成的幾微米厚的膜可滿 足這兩個要求。具體而言， 一質(zhì)量/面積比IO微米的膜具有程度上相當(dāng)?shù)投鴰缀醪?會影響正常聲音傳遞。在調(diào)整半徑后，其能夠耐受2個(或更多個)大氣壓的過壓。 該膜(及密封耳塞)所提供的保護機制本質(zhì)是阻擋明顯的氣流穿過耳道，由此將鼓 狀薄膜處的壓力保持在相當(dāng)于外界過壓的很小比例的水平之中，并由此使通過中耳 小骨傳遞到耳蝸的卵圓窗的繼發(fā)破壞力最小化。理解該功能的關(guān)鍵是認(rèn)識到耳朵中 的壓力加倍(相關(guān)于超過1個大氣壓的壓力)需要內(nèi)耳中的空氣質(zhì)量大體加倍。因 此，如果耳塞/膜系統(tǒng)可阻擋因即時壓力升高的階躍函數(shù)所引起的空氣質(zhì)量流穿過 耳道，而不阻礙伴隨著聲音傳遞而非常小量的空氣流量，其即可有效地保護內(nèi)耳而 不會出現(xiàn)明顯的過壓。
以下提供關(guān)于選取用于覆蓋聲音通道的薄膜的厚度及特性的三種結(jié)果。第一種 結(jié)果是一維分析的結(jié)果，其分析質(zhì)量密度為Pm且厚度為？的膜對聲波通過該膜的傳 遞的影響。在該估計中，膜不受支撐(關(guān)于支撐的影響，請參見下文)且可自由振 蕩一只有其質(zhì)量阻礙聲波傳遞。下面考慮該膜"阻擋"于空氣中頻率為co且壓力振 幅為a的入射聲波的情形。令/ T為通過該膜傳遞至膜另一側(cè)空氣中的聲波的壓力
振幅。對所傳遞壓力振幅與入射振幅的關(guān)系進行經(jīng)典分析后得到
其中是空氣密度及聲音在空氣中的速度。對于厚度介于t~l-10微米范圍內(nèi)的
聚合物膜(pw 10、g/w3)，在頻率低于co loV1時，該膜基本不改變所傳遞的聲波。
以上估計忽略了如下事實該膜通過耳塞牢牢地固定于通道邊緣周圍。現(xiàn)在考
慮將該膜視為相對于通道半徑而具有半徑為R的圓形箝制板，其中半徑R對應(yīng)于
通道半徑。該板的最低振動頻率為 10.21 I丑y~~
'i 2細-《)
其中為膜的楊氏模量(Young's modulus)及泊松比(Poisson's ratio)。對于半
尸,徑為1且厚度約為t 10微米的聚合物膜，最低振動頻率約為IOV'之階層。如果
R-2毫米(mm)，則最低頻率減小至原來的四分之一。上述兩種結(jié)果顯示，該膜 將對頻率低于IOY1的聲波作出準(zhǔn)靜態(tài)的響應(yīng)。
該設(shè)計最具限制性的約束條件是要求膜不能限制通道中聲波振幅。聲波中空氣
質(zhì)點運動的振幅5與壓力振幅p,按下式相關(guān)
<formula>formula see original document page 14</formula>
當(dāng)承受壓力^時，圓形箝制膜承受撓曲5memb^e，其表示為(基于準(zhǔn)靜態(tài)估計， 參見上文)
<formula>formula see original document page 14</formula>
為避免降低傳遞至內(nèi)耳的聲音，膜撓曲量不應(yīng)明顯小于質(zhì)點運動的振幅S。半 徑為1毫米且厚度大于IO微米的膜不滿足該要求，但厚度為1微米的膜則容易滿 足該要求。目前認(rèn)為厚度為2微米的膜最佳，同時厚度約為6微米的膜也充分滿足 提供防爆炸過壓且不實質(zhì)降低正常聽力的要求。對聲音傳遞與膜厚度的函數(shù)關(guān)系進 行的試驗將證明，該膜不會明顯降低聽力品質(zhì)。
厚度約為卜I-IO微米的階層且半徑毫米的圓形聚合物膜是否能夠阻擋1 個大氣壓或更高的過壓4o 通過兩個估計顯示，根據(jù)兩種最可能的失效模式下， 一種精選的膜材料可承受這些過壓。首先，考慮膜邊緣的剪切。基本平衡要求膜的 抗剪強度TV必須滿足
<formula>formula see original document page 14</formula>
存在一種薄膜聚合物材料其抗剪強度足以(-50MPa)確保使薄至l微米的薄 膜能夠承受l個大氣壓(0.1 MPa)的過壓。接下來，考慮膜在其邊緣處的張力破 壞。于此，膜的抗張強度c^必須滿足
<formula>formula see original document page 14</formula>
其中a是膜在邊緣處的撓曲角度。假定具有中等的延展性，膜應(yīng)能夠承受約為 a 30。的撓曲角度。對于此種失效模式，也存在一種膜材料的選擇使當(dāng)厚度約為1 微米或以上時能承受幾個大氣壓的過壓。
粘滯力對壓力脈沖的傳播的影響在最簡單的聲音傳播情形中，足以解決所需 求的幾何學(xué)上的波動方程。例如，當(dāng)振幅較小時，可將任一隨意信號表示為傅立葉 級數(shù)，且每一傅立葉模式(頻率co)均以波(聲)速c傳播。傳播信號的波長則為氣體中的粘滯作用會減緩波的傳播。在剛性邊界附近始終存在粘滯作用，這是
因為無滑移邊界條件(no-slip boundary condition)要求與表面相切的流體速度在靜 止的剛性壁處等于0。當(dāng)然，如果只應(yīng)存在有限的聲音衰減(噪音或語音命令)， 則此種粘滯減緩是不利的。
為估計粘滯作用，只需注意在任何振蕩性流體(小振幅的聲音信號對應(yīng)于振蕩 性流體運動)中，在粘滯作用通常局限于此的剛性表面附近存在一窄的區(qū)域一邊界 層。該層的厚度5約為(v/co) l/2，其中v是流體的動力粘度。因此，對于穿過寬度 為『的窄的收縮部分進行的聲音傳播，應(yīng)預(yù)計只要5= (v/co) 1/2<『，粘滯作用便可 忽略不計。對于處于室內(nèi)溫度及壓力下的空氣，v=l(T5 mVsec。對于通常的聲音頻 率1000Hz，邊界層厚度約為IOO微米，此約等于人的頭發(fā)的粗細。
現(xiàn)在參照圖2(a)及圖2(b)來說明根據(jù)本發(fā)明的防止聽力損失裝置的第二較佳實 施例。該實施例同樣可被稱為隔音器總成。在圖2(a)-圖(b)中，顯示供放置于耳道 內(nèi)的隔音器總成的立體圖及側(cè)視圖。較佳由軟的柔順材料制成的本體210具有貫穿 其中的單個通道230。本體210較佳被造型成合適于耳道內(nèi)。本體210的形狀可例 如為圓柱形。柔軟的聽覺材料220連接、緊固或附裝至本體210的端部。通道230 延伸貫穿柔軟的聽覺材料220。由例如高強度聚合物制成的膜或圓盤240被置于或 緊固于柔軟的聽覺材料220的一端，以由此覆蓋或密封通道230的開口 232。膜或 圓盤240可以是平的或具有波狀外形，并可具有從幾微米到幾十微米的厚度。膜或 圓盤240較佳直接接觸柔軟的聽覺材料220的端部。
根據(jù)本發(fā)明的裝置將利用一個或多個聲音傳遞管130、 230有選擇地攔截及向 垂直于耳道的方向反射沖擊波能量，聲音傳遞管130、 230具有覆蓋一個或多個外 開口 132、 232的高強度膜140、 240。管130、 230被環(huán)繞以高密度的柔軟的聽覺 材料120、 220且將被插入外部聽管內(nèi)。薄膜140、 240將反射高能聲波，但對于正 常的聽覺及周圍聲音，能透過低強度聲波。
高強度聚合物膜140、 240約為幾微米厚且能夠反射高能聲波，其覆蓋一個或 多個小半徑的孔130、 230，孔130、 230被設(shè)計成能夠?qū)崿F(xiàn)進行前線通信所需的無 害聲音傳遞。該總成將完全封閉于順應(yīng)性的醫(yī)用級硅樹脂150、 250內(nèi)并插入耳道 內(nèi)的軟骨/骨界面處或附近。
在使用中，沖擊波攔截膜140、 240必須同時滿足兩個基本標(biāo)準(zhǔn)其必須足夠 薄，以使其不干擾聲音傳遞，且其必須有足夠的強度，使其在承受一或兩倍大氣壓的過壓時不會破裂。制模的成就上顯示，由其中一種市售高強度聚合物制成的幾微 米厚的膜即可滿足這兩個要求。具體而言， 一質(zhì)量/面積比IO微米厚的膜即已足夠 低，幾乎不會影響聲音傳遞。在調(diào)整半徑后，其能夠耐受2個(或更多個)大氣壓 的過壓。該膜(及耳塞密封)所提供的保護機制本質(zhì)是阻擋明顯的氣流穿過耳道， 由此將鼓膜的壓力保持在相當(dāng)于外界過壓的很小比例的水平之中，并由此使通過中 耳小骨傳遞到耳蝸的卵圓窗的繼發(fā)破壞力最小化。為理解該效果，必須認(rèn)識到，2 個大氣壓的過壓約需要使耳道區(qū)域中的空氣質(zhì)量瞬間加倍。因此，如果耳塞/膜系 統(tǒng)可阻擋因即時壓力升高而相似于的階躍函數(shù)所引起的空氣質(zhì)量流穿過耳道(而不 阻礙伴隨著聲音傳遞而非常小量的空氣流量)，其即可有效地保護內(nèi)耳而不會出現(xiàn) 明顯的過壓。
而本發(fā)明的部分實施例已經(jīng)描述于相關(guān)軍事用途的上文之中，需要了解的是， 所有的實施例除了于軍事用途外，還可應(yīng)用于許多狀況及用途上。
在本發(fā)明的第三較佳實施例中，采用可被稱為"真空干預(yù)(vacuum interposition)"的概念。大體而言，該實施例利用位于耳道中的由硅橡膠覆蓋的 密封空腔所組成的聽力保護技術(shù)，這些密封空腔中容納有適合附裝于真空室端部的 微電路。
如圖3所示，本發(fā)明的第三較佳實施例具有電源310、由能量啟動的傳感器或 開關(guān)320以及硅薄膜330,硅薄膜內(nèi)具有輸入裝置或接收器340、真空管室350以 及輸出裝置或發(fā)送器360。由能量啟動的傳感器或開關(guān)可為各種結(jié)構(gòu)或方案中的任 一種，其中兩種將在下文參照圖15與圖16(a)和圖16(b)予以說明。由能量啟動的 傳感器具有例如低于30微秒的響應(yīng)時間間隔。其他響應(yīng)時間也可適合及適用于不 同的情況，本發(fā)明并不限于任何特定傳感器或開關(guān)抑或任何特定響應(yīng)時間。
輸入裝置340具有用于通過該裝置傳導(dǎo)或傳遞信號的電路或其他手段(未圖 示)。信號可通過任何手段傳導(dǎo)或傳遞過該裝置，例如，通過使光子穿過真空、有 線電連結(jié)或射頻(RF)能量連結(jié)。輸出裝置360從輸入裝置接收信號，并將聲音 轉(zhuǎn)換至鼓室。
該裝置可設(shè)計成傳遞特定頻率范圍的聲音。例如，語音命令以及存在于當(dāng)前環(huán) 境中的聲音其所在范圍的頻率(500至4,000 Hz)可通過導(dǎo)線、電磁波或通過由激 光經(jīng)真空室傳遞的光子能量傳遞至靠近鼓室的接收器。若利用電磁廣播，則發(fā)送器 350的有效傳輸范圍將小于10厘米，從而在系統(tǒng)萬一在一側(cè)上發(fā)生故障的情況下 啟用備用的對側(cè)聽力。由能量啟動的傳感器或開關(guān)320將對進入的爆炸聲作出反應(yīng)并關(guān)斷該裝置的聲音傳遞組件。為限制聽力損壞，開關(guān)響應(yīng)時間將小于1毫秒，達
到約30微秒。復(fù)位時間間隔將小于30微秒。為防止被偵聽，發(fā)送器350及接收器 330可利用例如素數(shù)加密方式成對地使用。本發(fā)明并不限于加密信號或者任何特定 類型的加密信號。
該實施例還可具有不同的設(shè)置，這些設(shè)置可針對不同情況改變該裝置或傳感器 的靈敏度而加以調(diào)整，無論是在軍事環(huán)境中、工業(yè)環(huán)境中還是在其他環(huán)境中。例如， 在軍事環(huán)境中，可使用三個分貝公差設(shè)置(l)睡眠區(qū)；(2)娛樂區(qū)域；以及(3)
食堂，以適應(yīng)于環(huán)境噪音?？蔀楸景l(fā)明提供更少或更多的公差設(shè)置。運行設(shè)置可具 有戰(zhàn)斗模式、運輸模式(卡車、悍馬汽車、直升機)以及安靜(偵査)模式。該較 佳實施例的一種替代方法是使用微加工的量子串級激光器穿過真空傳遞光子"聲
音"
在圖3中，顯示該裝置被構(gòu)造成插入耳道內(nèi)、鼓室372與耳道開口 374之間。 此種裝置較佳被設(shè)計成使硅樹脂膜330緊緊地配合于典型的耳道中。在一替代方案 中，根據(jù)該第三實施例的裝置可被構(gòu)造成如耳罩一樣套在耳朵380上。本發(fā)明該第 三實施例也可具有許多其他方案，例如作為頭帶、頭盔、帽子、頭部或身體容器等 的一部分，此對于所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員而言將顯而易見。
第四較佳實施例的說明請同時參照圖5-8。首先，已知耳道壁閉鎖但內(nèi)耳完整 的嬰兒會具有90分貝的聽力損失。根據(jù)該知識，本發(fā)明的第四實施例利用高級聚 合物凝膠化學(xué)品及納米結(jié)構(gòu)的物理特性，通過在耳道中形成可模擬耳朵閉鎖的"即 時骨(instantbone)"來保護聽覺器官不被外來壓力損壞。
耳道是最容易使破壞性聲波進入而傷害聽覺器官的點。證據(jù)顯示人體已提供了 具有保護性質(zhì)的骨。唯一完全包裹在骨中的器官是前庭系統(tǒng)，已知其包含人體的平 衡及位置感受器。即使該半規(guī)管與聽力器官只有數(shù)毫米的距離，且具有類似耳蝸平 衡喪失的纖細的感覺細胞，于爆炸后極少數(shù)不產(chǎn)生能力喪失的傷害。
平衡及位置器官(半規(guī)管系統(tǒng))在以下三個重要的方面類似于聽覺器官(1) 二者均包裹在骨中；(2)平衡及聽覺器官彼此相距幾毫米；以及(3) 二者均具有 進行神經(jīng)傳遞所需的纖細感覺細胞。
在圖5(a)及圖5(b)中，顯示供放置于耳道中的隔音器總成的立體圖及剖視圖。 多個傳遞聲音的聚合物管510貫穿填充有凝膠或流體的間隔體515，這些間隔體515
界定于成對的雙凹面圓盤530、 540,而圓盤530、 540間具有高彈簧常數(shù)的凝膠隔 開。凝膠間隔體515可在其外表面上具有周槽，以使隔音器總成具有形狀填充能力及一定的預(yù)留能力，以在膨脹時或被啟動時緊貼于耳朵內(nèi)。小圓盤520包含納米微
粒710及密度高于間隔體中的凝膠的彈性微氣球720。圓盤530、 540較佳由硬質(zhì) 聲音反射性材料形成。這些圓盤的形狀可例如圖6(a)及(b)所示的蝸形腮蓋，且是平 板、雙凹面、凸/凹或雙凸面的。隔音器總成覆蓋有硅樹脂膜550。
該第四實施例的隔音器總成能即刻響應(yīng)于聲壓的驟然變化，以在耳道中形成具 有骨狀堅實度的材料，從而使聲音傳導(dǎo)通道212在從500到10，000Hz的能量范圍 中(例如在語音命令范圍及當(dāng)前工作環(huán)境中所存在的能量范圍)關(guān)閉。所有聲音均 從外耳區(qū)通過凝膠/納米微粒矩陣傳遞至鼓室。凝膠520被設(shè)計用于減弱已知能損 壞聽覺器官的能量水平傳遞。如圖5中所示，進入的壓力波會沖擊外側(cè)圓盤530， 使該圓盤朝耳道向內(nèi)位移。該對雙凹面圓盤530、 540被聲能壓縮，將凝膠間格體 520中的流體擠入硅樹脂薄膜552中，如圖5所示。殘余沖擊能量穿過接著的橡膠 狀凝膠間格體520到達下一對雙凹面圓盤530、 540，從而依序壓縮每一凝膠-納米 微粒結(jié)構(gòu)，直到聲音的所有復(fù)合的功率水平均被衰減為止。外側(cè)硅樹脂橡膠薄膜 550用以作為自內(nèi)側(cè)圓柱形裝置而移置出的流體及納米微粒的儲槽。凝膠520的彈 簧常數(shù)經(jīng)調(diào)節(jié)在30微秒內(nèi)進行回復(fù)及反彈。如圖7(a)、 7(b)及7(d)所示，當(dāng)凝膠間 格體520被壓縮時，納米微粒壓緊于一起而形成骨狀結(jié)構(gòu)。通過此種方式，凝膠吸 收能量且壓緊的納米微粒將聲音傳導(dǎo)至與耳道的長軸正交的角度。由于第四實施例 較佳由被動組件構(gòu)成，需要由能量啟動的傳感器或開關(guān)，盡管所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員 可輕易的利用或需要此種傳感器或開關(guān)而做出各種變化形式，皆屬于本發(fā)明的范圍 內(nèi)。
如圖7(a)、圖7(b)及圖7(d)所示，當(dāng)凝膠間格體520被壓縮時，納米微粒壓緊 于一起而形成骨狀結(jié)構(gòu)。通過此種方式，凝膠吸收能量且壓緊的納米微粒將聲音傳 導(dǎo)至與耳道的長軸正交的角度。由于第四實施例較佳由被動組件構(gòu)成，需要由能量 啟動的傳感器或開關(guān)，盡管所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可輕易的利用或需求如傳感器或開 關(guān)而做出各種變化形式，但皆屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。
盡管在圖5-圖6中顯示第四實施例是放置于耳道中的裝置，然而所屬領(lǐng)域的 技術(shù)人員將知，還存在許多替代方式，例如將第四實施例并入耳罩設(shè)計中(例如在 圖8中所示)或者位于耳道外的另一種設(shè)計。
第五較佳實施例的說明請同時參照圖9-圖12。本發(fā)明的該第四較佳實施例利 用具有偶極矩的納米微粒有選擇地反射聲波，這些納米微?？赏ㄟ^電磁方式重新定 向，以形成聲波偏轉(zhuǎn)表面或者納米穿孔。如圖9中所示，圓柱形容器910具有沿容器910的長軸延伸的聚合物微管920、 930，該圓柱形容器910裝于人體的耳道370內(nèi)位于鼓室372與開口 374之間。微 管920、 930的直徑例如約為10微米至100微米。這些微管可由軟的柔順性聚合物 制成，沿其圓周具有微小的鐵環(huán)或凸脊。微管920是空的，以允許傳遞外界聲音， 同時微管930填充有堆疊的圓盤950,如圖10-圖ll所示。視裝置的靈敏度及運行 模式而定，未被填充的微管在聲能使總成發(fā)生變形時將塌縮并閉合，或者將保持通 暢。每一微管930均纏繞有對齊勵磁線圈922及不對齊勵磁線圈924?；蛘撸⒐?930中可內(nèi)置有一系列導(dǎo)電環(huán)或軌道。較佳地，圓盤950是由具有骨狀密度以及聲 音反射及/或吸收特性的材料制成。
每一圓盤950均具有本體952，本體952中形成有主軸孔954及多個聲孔956， 例如通過顯微光刻法形成。短的微加工柱或?qū)Ь€延伸穿過該堆疊中各圓盤的主軸 孔。每一圓盤進一步具有一磁性對準(zhǔn)墊958及一磁性不對準(zhǔn)墊960。由高彈性凝膠 制成的管間基質(zhì)970包圍微管陣列。如同本發(fā)明的前述實施例一樣，該實施例也可 采用其他形式，例如包繞于耳朵外面的覆蓋物。
盡管圖ll顯示納米圓盤，然而也可使用其他類型的納米微粒，例如棒狀、矩 形、梯形或不規(guī)則的圓盤。例如，微管中可填充減音的納米圓盤，例如在圖12中 所示。圖12中所示的納米圓盤是由聲音阻尼材料972制成或涂有聲音阻尼材料 972，并具有多個納米穿孔974，例如10納米的孔?；蛘?，或另外，圖12的納米 圓盤可具有從表面凸起的納米凸塊。許多替代方式對于所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員而 言將顯而易見。
另外，可使用該實施例的變化形式制成防護罩或涂層，以保護體腔不會受到在 射彈的行程結(jié)束之后(例如受到防護背心阻擋的子彈)所傳播的高速聲波的影響。
此種層將被視為身體鎧甲自身下面的聲孔。啟動將采用開關(guān)或局部撞擊的形式，其 中磁場使納米微粒重新對齊。
如圖15-圖16(a)、圖16(b)所示及下文所述的壓敏/由沖擊波啟動的開關(guān)用以接 通電磁場(EMF)產(chǎn)生線圈980， EMF產(chǎn)生線圈980又使各圓盤950對齊以變成 聲音偏轉(zhuǎn)表面，使聲能改向至垂直于耳道的長軸。在接收到?jīng)_擊聲波的過程中，經(jīng) 填充的管可垂直于其長度方向出現(xiàn)位移，進而使空的管塌縮或者限制聲音通過空的 管進行傳遞。容器910在其圓周上具有三個線圈980，這三個線圈980能夠產(chǎn)生高 達l特斯拉(tesla)的電磁場。該裝置將使EMF的極性反轉(zhuǎn)，以使各圓盤不對齊。 盡管在本實施例中是描述旋轉(zhuǎn)圓盤，然而也可存在其他納米微粒設(shè)計，例如以下設(shè)計劈裂材(Split log)形，圓柱形，梯形，菱形，正方形，復(fù)雜的矩形，圓餅形， 及橢圓形。該較佳實施例的可能的缺點是其甚至在不被啟動時也將阻擋某些外界聲
音
本發(fā)明的第六較佳實施例是建立于研究的基礎(chǔ)上，該研究顯示外側(cè)毛細胞可在 試管內(nèi)被電刺激。在第六較佳實施例中利用耳蝸感覺細胞的電刺激抑制來減緩在內(nèi)
耳中沿覆膜傳遞的聲能。該裝置將使毛細胞超極化(hyperpolarize)，衰減聲能在 覆膜上的機械換能(mechanical transduction)。其凈效應(yīng)是使耳蝸的外側(cè)毛細胞對 聲能輸入不作出反應(yīng)。
如圖13-14所示，貼附至皮膚或外耳376的護耳片400包含電源710、聲壓敏 感開關(guān)720、電磁場(electromagnetic field, EMF)產(chǎn)生線圈730、光傳感器740及 天線750。該裝置可如圖13-14所示為戴在外耳上的護耳片形式，或者可從例如頭 盔的內(nèi)側(cè)突出以貼靠顱骨的耳后骨(mastoid)區(qū)域。另一設(shè)計需要使用勵磁線圈 天線，該勵磁線圈天線于本發(fā)明第三、第四或第五實施例之前插入至耳道內(nèi)，以指 向耳蝸而非前庭器官、平衡及位置感測器官。
在第六實施例中，壓敏/由沖擊波啟動的開關(guān)接通EMF產(chǎn)生線圈730， EMF產(chǎn) 生線圈730又使耳蝸中的外側(cè)毛感細胞超極化(麻痹)，從而防止其啟動或?qū)β曇?進行換能。已知毛細胞中的快蛋白(protein prestin)具有收縮性(Anders Fridberger， 2004年)，其將感受器電位轉(zhuǎn)換成細胞長度及硬度的快速改變，由此在正常情況 下使聽力靈敏度增強差不多一千倍。當(dāng)爆炸沖擊波停止時，該裝置將停止EMF傳 輸。
在第六實施例中，該裝置將干擾聽力，直到被過度刺激的外側(cè)毛細胞的動作電 位返回正常的休眠狀態(tài)為止。天線的對齊非常重要。該裝置可利用反射光信號等使 EMF天線750指向中耳的馬利斯(mallius)骨的鼓膜凸下方。
圖15顯示可與本發(fā)明不同實施例搭配使用的由光子能啟動的開關(guān)的實施例。 該開關(guān)可具有外殼322及處于遠紅外至紅外光譜內(nèi)的多個小的(約100微米)感光 二極管324。這些二極管326并聯(lián)或串聯(lián)接線。外殼322可為任何適合與上述任一 實施例一起使用的恰當(dāng)形狀、形式或材料。
另一選擇為，圖16(a)及圖(b)例示可與本發(fā)明各實施例搭配使用的聲能啟動的 開關(guān)。聲能啟動的幵關(guān)。圖16(a)例示該開關(guān)處對應(yīng)于ON裝置狀態(tài)670的位置。 圖16(b)例示該開關(guān)處于對應(yīng)于OFF裝置狀態(tài)的位置。鏡像錐體620位于薄膜610 中。兩個二極管光電探測器陣列640及650彼此垂直排列，其中一個陣列640與LED 630對齊，另一陣列640則垂直對齊于LED 630。 LED的直徑可例如約為300 微米。陣列640及650的輸出連接至開關(guān)660。該薄膜及錐體相對于二極管陣列及 LED對齊，以使在正常條件下鏡像錐體620不干擾在陣列630處從LED接收光， 但當(dāng)噪音或沖擊波使薄膜移位時，鏡像錐體使來自LED 630的光改向至陣列640， 從而將裝置狀態(tài)從ON改變至OFF。當(dāng)沖擊波消失后，該薄膜及該錐體返回其原始 位置，從而允許來自LED的光再次被陣列630接收到，由此使裝置返回OFF狀態(tài)。 薄膜610的張力可針對靈敏度及不同工作模式進行調(diào)節(jié)。開關(guān)660可使用不同類型 的開關(guān)，且二極管及鏡像錐體的各種布置形式對于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將可輕 易改變。另外，也可利用除錐體以外的其他形狀使光改向，二極管可為其他布置形 式。
盡管上文是在軍事背景中描述本發(fā)明的某些實施例，然而應(yīng)理解，所有這些實 施例均適用于除軍事環(huán)境以外的其他情形或環(huán)境。
上文提供對本發(fā)明較佳實施例的說明只是出于例示及說明目的。其并非要作為 窮盡性說明或要將本發(fā)明限制為所揭示的確切形式，且根據(jù)以上教示內(nèi)容可得出各 種修改及變化形式，或者可通過實踐本發(fā)明而得知這些修改及變化形式。實施例的 選取及描述是為了解釋本發(fā)明的原理及其實際應(yīng)用，以使所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠 以適合于所設(shè)想的特定應(yīng)用上利用本發(fā)明的不同實施例形式。本發(fā)明的范圍應(yīng)由隨 附權(quán)利要求書及其等效范圍加以界定。每一上述文件的全文均以引用方式并入本文 中。
權(quán)利要求
1. 一種用于防止聽力損失的裝置，其包括本體，其具有第一端及第二端，所述本體包含軟的柔順性材料，所述軟的柔順性材料具有延伸貫穿其中的通道；柔軟的聽覺材料，其靠近所述本體的其中一個所述端，所述柔軟的聽覺材料中具有孔，所述孔與延伸貫穿所述本體的所述通道對齊；覆蓋所述柔軟的聽覺材料中的所述開口的構(gòu)件，所述構(gòu)件的厚度小于約10微米，且用以防止錯誤的即時質(zhì)量流通過所述通道、但不實質(zhì)降低正常聽力。
2. 如權(quán)利要求1所述的用于防止聽力損失的裝置，其特征在于所述構(gòu)件包含 聚酯薄膜。
3. 如權(quán)利要求1所述的用于防止聽力損失的裝置，其特征在于所述膜包含高 強度聚合物。
4. 如權(quán)利要求1所述的用于防止聽力損失的裝置，其特征在于所述膜具有小 于或等于6微米的厚度。
5. 如權(quán)利要求1所述的用于防止聽力損失的裝置，其特征在于所述膜具有小 于或等于2微米的厚度。
6. 如權(quán)利要求1所述的用于防止聽力損失的裝置，其特征在于所述構(gòu)件包含 圓盤。
7. 如權(quán)利要求6所述的用于防止聽力損失的裝置，其特征在于所述圓盤包含 高強度聚合物。
8. 如權(quán)利要求l所述的用于防止聽力損失的裝置，其特征在于 多個通道延伸貫穿所述軟的柔順性材料；所述柔軟的聽覺材料具有多個孔，所述多個孔與所述本體中的所述多個通道對 齊；以及所述膜覆蓋所述柔軟的聽覺材料中的所述多個孔。
9. 如權(quán)利要求1所述的用于防止聽力損失的裝置，其特征在于所述本體是圓 柱形狀。
10. 如權(quán)利要求1所述的用于防止聽力損失的裝置，其特征在于所述本體被造 型成緊貼地配合于人的耳道中。
11. 一種用于防止聽力損失的裝置，其包括 電源；由能量啟動的傳感器； 輸入裝置，其用于接收聲音； 輸出裝置，其用于朝鼓室傳送信號；真空管室，其實質(zhì)位于所述輸入裝置與所述輸出裝置之間；以及 薄膜，其環(huán)繞至少所述輸入裝置、所述真空管室及所述輸出裝置。
12. 如權(quán)利要求11所述的用于防止聽力損失的裝置，其特征在于至少所述輸 入裝置、所述輸出裝置、所述真空管室及所述薄膜形成配合于人的耳道內(nèi)的總成的至少一部分。
13. 如權(quán)利要求11所述的用于防止聽力損失的裝置，其特征在于所述由能量 啟動的傳感器包括外殼及多個二極管。
14. 如權(quán)利要求11所述的用于防止聽力損失的裝置，其特征在于所述由能量 啟動的傳感器包括撓性薄膜；鏡像元件，其連接至所述撓性薄膜，以使所述鏡像元件在沖擊聲波期間沿第一 方向位移； LED;第一二極管探測器陣列； 第二二極管探測器陣列；以及 開關(guān)；其特征在于所述LED朝所述第一二極管探測器陣列傳遞光；在正常工作期間，所述第一二極管探測器陣列從所述LED接收所述光，從而 使所述開關(guān)處于第一狀態(tài)；以及在接收沖擊聲波期間，所述鏡像元件位移至一位置，在該位置上，使來自所述 LED的光離開所述第一二極管探測器陣列朝所述第二二極管陣列偏轉(zhuǎn)，從而使所 述開關(guān)處于第二狀態(tài)。
15. —種用于防止聽力損失的裝置，其包括 總成，包括第一反射圓盤及第二反射圓盤；彈性納米微粒氣球，位于所述第一反射圓盤與所述第二反射圓盤之間，所述氣球包括填充有納米微粒及低黏度流體的薄膜，其中當(dāng)所述氣球被壓縮時，所 述納米微粒形成圓盤狀結(jié)構(gòu)；薄膜，其環(huán)繞所述總成；由能量啟動的傳感器；以及能量源，用于向所述總成及所述傳感器供應(yīng)能量。
16. —種用于防止聽力損失的裝置，其包括 總成，包括第一對反射圓盤及第二對反射圓盤； 第一凝膠間隔體，其位于所述第一對反射圓盤之間； 第二凝膠間隔體，其位于所述第二對反射圓盤之間； 彈性納米微粒氣球，其位于所述第一對反射圓盤其中之一與所述第二對 反射圓盤其中之一之間，所述氣球包括填充有納米微粒及低黏度流體的薄膜，其中 當(dāng)所述氣球被壓縮時，所述納米微粒形成圓盤狀結(jié)構(gòu)； 薄膜，其環(huán)繞所述總成； 由能量啟動的傳感器；以及能量源，用于向所述總成及所述傳感器供應(yīng)能量。
17. —種用于防止聽力損失的裝置，其包括外殼，其具有第一端及第二端，所述外殼的長度延伸于所述第一端與所述第二 端之間；第一多個空的微管，其平行于所述外殼的所述長度；第二多個微管，其平行于所述外殼的所述長度，其中所述第二多個微管中的每 一個均填充有圓盤堆疊，其中每一所述圓盤均包含本體、至少一個聲孔、對齊墊及 不對齊墊；第一繞組，其圍繞所述第二多個微管中的每一個，用于使所述微管中所述圓盤 堆疊中的所述孔對齊；以及第二繞組，其圍繞所述第二多個微管中的每一個，用于使所述微管中所述圓盤 堆疊中的所述聲孔不對齊。
18. —種用于防止聽力損失的裝置，其包括 外殼；電源； 勵磁線圈；由能量啟動的開關(guān)；以及 天線；其中當(dāng)在所述開關(guān)處接收到?jīng)_擊聲波時，所述開關(guān)啟動所述勵磁線圈，以產(chǎn)生 電磁場，所述電磁場被所述天線朝耳朵的耳蝸定向，以在所述沖擊聲波期間麻痹所 述耳蝸上的外側(cè)毛細胞。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于防止聽力損失的裝置，其具有由軟的柔順性材料制成的本體，該本體具有第一端及第二端以及延伸貫穿于其中的通道；柔軟的聽覺材料，其靠近本體的其中一端，所述柔軟的聽覺材料中具有孔，所述孔與延伸貫穿所述本體的通道對齊；以及組件膜、圓盤或其它結(jié)構(gòu)，則覆蓋或密封所述柔軟的聽覺材料中的開口。所述膜或圓盤可由高強度聚合物材料形成，且厚度可小于10微米。也可并非僅具有單個通道延伸貫穿所述的本體，而是可有多個通道貫穿其中，且在柔軟的聽覺材料中可提供多個對應(yīng)的孔。所述膜、圓盤或其它結(jié)構(gòu)覆蓋或密封柔軟的聽覺材料中的所述多個孔。所述膜、圓盤或其它結(jié)構(gòu)可被附裝成使其行為類似于蓋板，蓋板的操作是響應(yīng)于高能聲波而關(guān)閉。高強度沖擊波自身會迫使該蓋板關(guān)上。本體可為圓柱形狀，或者可具有另一形狀，以緊貼地配合于人的耳道中。
文檔編號A61F11/00GK101426459SQ200780008357
公開日2009年5月6日 申請日期2007年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月10日
發(fā)明者B·克里福德, E·奧爾德米克森, H·斯通, J·哈欽森, R·羅杰斯, R·韋斯特維爾特 申請人:哈佛學(xué)院董事及會員團體