BRPI0706492A2 - equipamento de proteção nanootológico para toxicidade de ruìdo de impacto e/ou exposição a uma pressão excessiva de explosão - Google Patents

Abstract

EQUIPAMENTO DE PROTEçãO NANOOTOLóGICO PARA TOXICIDADE DE RUìDO DE IMPACTO E/OU EXPOSIçãO A PRESSãO EXCESSIVA DE EXPLOSãO. A presente invenção refere-se a um aparelho para prevenção de perda de audição tendo um corpo feito de um material maleável macio que tem primeira e segunda extremidades e um canal que se estende através dali, um material acusticamente fraco adjacente a uma das extremidades do corpo com o material acusticamente fraco tendo um orifício ali alinhado com o canal que se estende através do corpo, e um filme, disco ou outra estrutu- ra componente cobrindo ou vedando a abertura no material acusticamente fraco. O filme ou disco pode ser formado de um material de polímero de alta resistência e pode ter menos de 10 micrómetros de espessura. Ao invés de se ter um canal único se estendendo através do corpo, uma pluralidade decanais pode se estender através dali e uma pluralidade de orifícios corres- pondentes pode ser provida no material acusticamente fraco. O filme, disco ou outra estrutura cobre ou sela a parede lateral de orifícios no material a- custicamente fraco. O filme, disco ou outra estrutura pode ser afixado de forma tal a se comportar como uma aba cuja operação é para fechamento em resposta a ondas de som de energia alta. A aba é fechada pressionada a partir da onda de choque de alta intensidade, O corpo pode ter a forma cilíndrica ou outra para adaptar apertadamente em um canal auditivo humano.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "EQUIPA-MENTO DE PROTEÇÃO NANOOTOLÓGICO PARA TOXICIDADE DE RU-ÍDO DE IMPACTO E/OU EXPOSIÇÃO A PRESSÃO EXCESSIVA DE DE-TONAÇÃO".

Referência Cruzada a Pedidos Relacionados

O presente pedido reivindica o benefício do depósito do Pedidode Patente Provisória U.S. N9 de Série 60/757.673, depositado em 10 dejaneiro de 2006 pelos inventores Rick Rogers, Brendan Clifford e OldmixonEben intitulado "Nano-Otologic Protective Equipment for Impact Noise Toxi-city and/or Blass Overpressure Exposure" e Pedido de Patente ProvisóriaU.S. Ne de Série 60/747.246, depositado em 15 de maio de 2006 pelos in-ventores Richard Rogers, Brendan Clifford, Robert Westervelt, John Hut-chinson, e Howard Stone intitulado "Sound Aperture Protective Equipmentfor Impact Noise Toxicity and/or Blass Overpressure Exposure".

O pedido anterior mencionado acima é incorporado desse modocomo referência em sua totalidade.

Declaração Referente a Pesquisa ou Desenvolvimento com Subsídio Fede-ral

Não aplicável.

Antecedentes da Invenção

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se ao campo de prevenção de trau-ma de audição pós-concussão e, mais especificamente, a dispositivos físi-cos, projetados para serem usados no canal auditivo ou afixados ao ouvidoexterno para bloqueio de danos de onda de choque extrema ao órgão deaudição.

Breve Descrição da Técnica Relacionada

Há uma necessidade de dispositivos que provejam proteção deuma sobrepressão de detonação, conforme experimentado por militares emum campo de batalha. A comunicação é o bem único mais importante denossas forças em campo de batalha. Os elementos de combate funcionamcomo um time e devem ser capazes de reagir imediatamente a contingên-cias operacionais não previstas. Uma comunicação instantânea e ininterrup-ta é fundamentalmente importante e um grande esforço tem sido feito paragarantir.uma comunicação eficiente e redundante dentro de e dentre unida-des táticas no campo. Contudo, um aspecto crucial desta rede de comunica-ção tem sido negligenciado - a perda de audição induzida por detonação. Astropas de linha de frente ferida por explosões atualmente experimentam umaperda de audição de 64%, e representam uma redução instantânea na forçaem ação efetiva imediata, afetando o elemento mais crítico na cadeia inteira- o soldado que marcha na frente.

Por mais de 500 anos, as entidades nacionais têm usado cargasexplosivas para travarem guerras. Ativos médicos de linha de frente; melho-ramentos em técnicas cirúrgicas e a criação das Equipes de Trauma Cirúrgi-co de Choque reduziram significativamente o raio de mortalidade de impac-tos explosivos. O uso de um apetrecho de proteção individual e armadura nocorpo mitigam o desmembramento e danos de membros secundários na fai-xa de explosivos, permitindo uma duração prolongada de uma força efetivano campo de batalha. Os danos à audição encontrados no que denomina-sezona de incapacitação otológica estendendo-se até centenas de metros apartir da área de impacto permanecem um componente não considerado demorbidez de campo de batalha e incapacitação tática.

Na proximidade regional do alvo, uma carga explosiva pode pro-duzir uma onda de choque de alta pressão com pressões físicas específicasas quais não apenas rompem o tímpano, deslocando os ossículos do ouvidomédio, mas também destroem as células sensoriais do ouvido interno nasfaixas de freqüência específicas mais utilizadas para comunicação entrepessoas. Esta perda de audição aguda resulta de uma elevação de impulsopronunciada na intensidade de onda de som produzida pela proximidade deexplosões em campo de batalha. O dano é imediato e irreversível. Os solda-dos na zona de incapacitação otológica freqüentemente não exibem qual-quer outro sinal externo de prejuízo à audição imediatamente após uma ex-posição além de serem incapazes de responderem a comandos. A adminis-tração no campo de batalha dos ativos de força efetiva se torna comprometi-da de forma secundária quando os membros da equipe incapacitados sãoincapazes de responderem a comandos. Esta perda de coesão da unidadeimpede a realização de objetivos da missão. Um tempo valioso é perdido,conforme a força efetiva se adapta a esta situação comprometida.

De acordo com o escritório do Army Surgeon General, uma per-da de audição prolongada em soldados por ferimentos de detonação está nacasa dos 64%, de longe a categoria mais alta de ferimentos em campo debatalha, resiiltando em uma redução significativa na força efetiva na atualGuerra contra o Terrorismo. O ano de 2004 teve a taxa mais alta de aumen-to em perda de audição em ferimentos de combate desde que os registroscomeçaram a ser mantidos na metade do século XX, um período que incluía,por exemplo, a Segunda Guerra Mundial, a Guerra da Coréia, o Conflito noVietnã, o deslocamento da Marinha no Líbano, a Guerra do Golfo e OIF/OEF(Operações empreendidas pelos Estados Unidos após o 11 de setembro).

Na pesquisa de 2005 de eficácia de protetor de audição, sobcondições operacionais, foi descoberto que todos os dispositivos testadosatenuaram um nível de pico de peso C para menos de 130 dB, bem abaixodos picos de som experimentados em explosões encontradas na OIF. Naprática, estes dispositivos atenuaram um ruído em apenas de 10 a 30 dB.

A proximidade de uma explosão é mais importante do que o ta-manho. Estudos sobre detonações de bomba convencionais que variam de 1a 20 kg de TNT confirmaram que a proximidade com a explosão é mais im-portante para o tamanho da carga. A distâncias maiores do que 6 metros, asvítimas provavelmente não terão ferimentos mortais. Uma explosão de míssilSCUD em um alojamento de pessoal militar feriu os ouvidos de 172 indiví-duos. Dos 86 hospitalizados, 76% tiveram perfurações de tímpano. As dis-tâncias das explosões foram medidas e usadas para construção de um mo-delo matemático de forma de onda estimada. Cinqüenta por cento dos sol-dados sustentarão uma perfuração de tímpano a 185 dB (103,4 Kpa (1530 PSI)).

Um dano ao ouvido médio, tal como uma perfuração de mem-brana do tímpano sempre é uma indicação de danos de cóclea. Um pontoimportante requer consideração. As membranas do tímpano podem ser re-paradas cirurgicamente. Contudo, não há procedimentos médicos/cirúrgicospara reparo de danos à cóclea.

,Como em aplicações militares, a proteção ao órgão de audição éimportante em cenários ocupacionais e industriais. Um ruído de impacto nosetor industrial apresenta um problema similar a uma sobrepressão de deto-nação no setor militar. De acordo com o Departamento de Trabalho dos Es-tados Unidos, 28,4 de 10.000 trabalhadores terão perda de audição memo-rável - 2004 - Depto. do Trabalho dos Estados Unidos. Dez milhões experi-mentaram uma perda de audição permanente, 30 milhões são expostos aníveis de ruído perigosos diariamente (NIOSH).

Dispositivos industriais, tais como protetores auditivos eletrôni-cos amplificam o ruído externo, de modo que aqueles com audição prejudi-cada possam ouvir sirenes de aviso. O problema é que eles transmitem ruí-do e comunicação direta com intensidade igual, não fazendo distinção entreos dois. Embora eles não transmitam eletronicamente ruído por uma faixa dedB regulada (freqüentemente regulada para mais de 85 dB), eles são inca-pazes de interceptarem uma energia sonora prejudicial, a qual continua àplena força nos ouvidos médio e interno.

Um decibel e um nível de pressão de som. Um sussurro tem dea 30 dB, a fala normal tem aproximadamente de 50 a 60 dB. Um motor ajato a 30 metros tem 150 dB. Uma fábrica barulhenta tem 90 dB. Um martelopneumático a 2 metros tem 100 dB. A explosão do Krakatoa a 100 milhas(161 km) foi de 180 dB. Um rifle sendo disparado tem 140 dB. A OSHA defi-ne uma perda de audição perigosa em mais de 85 dB por uma semana detrabalho normal de 40 horas. Os padrões em outras partes do mundo sãomais rigorosos.

A associação médica de Israel reportou que 33 de 34 pessoasque sobreviveram a um ataque terrorista suicida em um ônibus municipaltiveram danos à audição, embora todos os pacientes tivessem uma eletro-nistagmografia normal indicando uma função vestibular não afetada, mesmoem grande proximidade com a detonação, isto é, o envolvimento ósseo doscanais semicirculares os protegeu contra a força de sobrepressão de deto-nação, enquanto os órgãos de audição mais vulneráveis foram danificadosuniformemente.

No passado, várias tentativas foram feitas para a provisão de umtampão de ouvido ou protetores de ouvido. Tais tentativas do passado inclu-em a Patente U.S. N9 4.807.612 intitulada "Passive Ear Protector", PatenteU.S. Nq 4.852.683 to "Earplug with Improved Audibility", Patente U.S. N95.113.967 entitled "Audibility Earplug", 6.070.693 entitled "Hearing ProtectorAgainst Loud Noise", e Patente U.S. N9 6.148.821 entitled "Selective Nonli-near Attenuating Earplug". Embora estas tentativas passadas possam terprovido alguma atenuação de ou proteção contra ruídos altos, elas não pro-veram a proteção provida pela presente invenção em combinação com nãolimitar substancialmente ou afetar de forma adversa a audição normal.

Sumário da Invenção

A presente invenção evita que danos de audição ocorram por

meio de uma proteção de ouvido altamente planejada, incluindo microdispo-sitivos e componentes, inseridos no canal auditivo de indivíduos ou usadacomo uma cobertura sobre o ouvido externo, antes de operações militaresou industriais. As soluções são baseadas em uma abordagem de aprendiza-do baseada em problema multidisciplinar para entendimento de recursosanatômicos em risco do órgão de audição, um entendimento completo dafisiologia de audição, uma avaliação médica de primeira mão de soldadosferidos em batalha e uma aplicação de engenharia dos princípios e projetosde nanotecnologia mais atualizados. Os dispositivos resultantes da presenteinvenção não têm nenhuma semelhança com auxiliares de audição, os quaisapenas filtram ou amplificam sons selecionados. Ao invés disso, os dispositi-vos de acordo com a presente invenção interceptam ondas acústicas de altaenergia e/ou refletem a energia acústica para longe do canal auditivo, e sãotransparentes para ondas de som de intensidade baixa para ambientes deaudição normal e do ambiente.

Em uma modalidade preferida, a presente invenção é um apare-lho para prevenção da perda de audição. O aparelho compreende um corpofeito de um material maleável macio tendo primeira e segunda extremidadese um canal ou tubo de polímero de transmissão de sim se estendendo atra-vés dali, um material fraco acusticamente adjacente a uma das extremidadesdo corpo com o material fraco acusticamente tendo um orifício alinhado como canal se estendendo através do corpo, e um componente, um filme, discoou outra estrutura cobrindo ou selando a abertura no material fraco acusti-camente. O filme ou disco pode ser formado de um material de polímero dealta resistência e pode ter um ou mais micrômetros de espessura. Ao invésde ter um canal único se estendendo através do corpo, uma pluralidade decanais pode se estender através dali e uma pluralidade de orifícios corres-pondentes pode ser provida no material fraco acusticamente. O diâmetro decada orifício ou canal pode ser de 1 milímetro ou menos. O filme, disco ououtra estrutura cobre ou sela a pluralidade de orifícios no material fraco a-custicamente. O corpo pode ser de formato cilíndrico ou pode ter um outroformato para se adaptar firmemente no canal auditivo humano.

Em uma outra modalidade mostrada, um aparelho para preven-ção de perda de audição de acordo com a presente invenção compreendeum suprimento de potência, um sensor ativado por energia, um dispositivode entrada para recebimento de som, um dispositivo de saída para transmis-são de sinais para um tímpano, uma câmara de tubo de vácuo substancial-mente entre o dispositivo de entrada e o dispositivo de saída, e uma mem-brana circundando pelo menos o dispositivo de entrada, a câmara de tubode vácuo e o dispositivo de saída. O dispositivo de entrada, o dispositivo desaída, a câmara de tubo de vácuo e a membrana podem formar pelo menosparte de um conjunto que se adapta no canal auditivo de uma pessoa. Osensor ativado por energia pode compreender um alojamento e uma plurali-dade de diodos. Alternativamente, o sensor ativado por energia pode com-preender uma membrana flexível, um elemento espelhado conectado àmembrana flexível, um LED, um primeiro arranjo de detector de diodo, umsegundo arranjo de detector de diodo e um comutador; onde o LED transmi-te luz em direção ao primeiro arranjo de detector de diodo. Durante uma o-peração normal, o primeiro arranjo de detector de diodo recebe luz do LED,desse modo fazendo com que o comutador esteja em um primeiro estado.Durante a recepção de uma onda acústica de choque, o elemento espelhadoé deslocado para uma posição na qual deflete a luz a partir do LED paralonge do primeiro arranjo de detector de diodo e em direção ao segundo ar-ranjo de detector de diodo, desse modo fazendo com que o comutador este-ja em um segundo estado.

Ainda em uma outra modalidade da invenção, um aparelho paraprevenção dé perda de audição compreende um conjunto que compreendeum primeiro e um segundo discos de reflexão, um balão de nanopartículaselástico entre os primeiro e segundo discos de reflexão, o balão compreen-dendo uma membrana preenchida com nanopartículas e um fluido de visco-sidade baixa, onde as nanopartículas formam uma estrutura tipo de discoquando o referido balão for comprimido, uma membrana que circunda o con-junto, um sensor ativado por energia, e uma fonte de energia para suprimen-to de energia para o referido conjunto e o referido sensor.

Ainda em uma outra modalidade preferida da invenção, um apa-relho para prevenção de perda de audição compreende um alojamento quetem primeira e segunda extremidades, um comprimento do alojamento seestendendo entre as primeira e segunda extremidades, uma primeira plurali-dade de microtubos vazios substancialmente paralelos ao referido compri-mento do referido alojamento, uma segunda pluralidade de microtubos subs-tancialmente paralelos ao comprimento do referido alojamento, onde cadaum da referida segunda pluralidade de microtubos é substancialmente pre-enchido com uma pilha de discos, onde cada disco compreende um corpo,pelo menos uma abertura de som, um calço de alinhamento e um calço dedesalinhamento, um primeiro enrolamento em torno de cada um da referidasegunda pluralidade de microtubos para causar um alinhamento das referi-das aberturas na pilha de discos no microtubo, e um segundo enrolamentoem torno de cada um da pluralidade de microtubos para causar um desali-nhamento das aberturas de som na referida pilha de discos no microtubo.

Ainda em uma outra modalidade da presente invenção, um apa-relho para prevenção de perda de audição compreende um alojamento, umsuprimento de potência, uma bobina de campo, um comutador ativado porenergia, e uma antena. O comutador ativa a referida bobina de campo paraa geração de um campo eletromagnético que é dirigido pela antena em dire-ção a uma çóclea de um ouvido, quando uma onda acústica de choque forrecebida no comutador para substancialmente paralisar as células ciliadasexternas na cóciea durante a onda acústica de choque.

Ainda outros aspectos, recursos e vantagens da presente inven-ção são prontamente evidentes a partir da descrição detalhada a seguir,simplesmente pela ilustração de modalidades preferíveis e implementações.A presente invenção também é capaz de outras modalidades e diferentes, eseus vários detalhes podem ser modificados em vários sentidos óbvios, tudosem se desviar do espírito e do escopo da presente invenção. Assim sendo,os desenhos e descrições são para serem considerados como sendo de na-tureza ilustrativa e não restritiva. Objetivos adicionais e vantagens da inven-ção serão estabelecidos na parte da descrição que se segue e, em parte,serão óbvios a partir da descrição, ou podem ser aprendidos pela prática dainvenção.

Breve Descrição dos Desenhos

Para um entendimento mais completo da presente invenção edas vantagens da mesma, uma referência é feita, agora, à descrição a se-guir e aos desenhos associados, nos quais:

a figura 1(a) é uma vista em perspectiva de um dispositivo deprevenção de perda de audição de acordo com uma modalidade preferida dapresente invenção.

a figura 1 (b) é uma vista lateral do dispositivo de prevenção deperda de audição equipamento figura í(a) de acordo com uma modalidadepreferida da presente invenção.

a figura 2(a) é uma vista em perspectiva do dispositivo de pene-tração de profundidade de acordo com uma modalidade preferida alternativada presente invenção.

a figura 2(b) é uma vista lateral do dispositivo de prevenção deperda de audição da figura 2(a) de acordo com uma modalidade preferida dapresente invenção.

a figura 3 é um diagrama de um dispositivo construído de acordocom uma terceira modalidade preferida da presente invenção.

a figura 4 é um diagrama de um arranjo alternativo da terceiramodalidade da presente invenção.

a figura 5(a) é uma vista em perspectiva de um dispositivo deacordo com uma quarta modalidade preferida da presente invenção.

á figura 5(b) é uma vista em seção transversal e lateral de umdispositivo de acordo com uma quarta modalidade preferida da presente in-venção.

as figuras 6(a) e (b) são vistas de topo e lateral que ilustram aestrutura de uma membrana de silicone comprimida preenchida com nano-partículas formando uma porção da quarta modalidade da invenção.

as figuras 7(a) e (b) são vistas de topo e lateral que ilustram asegunda estrutura de um saco em formato de disco preenchido com nano-partículas pretendidas para serem um absorvedor de som formando umaporção da quarta modalidade da invenção.

as figuras 7(c) e (d) são diagramas que ilustram a operação denanopartículas da quarta modalidade preferida da presente invenção.

a figura 8 é um diagrama de um arranjo alternativo para posicio-namento de um dispositivo de acordo com a quarta modalidade da presenteinvenção adjacente ao ouvido de uma pessoa.

a figura 9 é um diagrama de uma quinta modalidade da presenteinvenção.

a figura 10 é um diagrama de um tubo de acordo com uma quin-ta modalidade da presente invenção.

a figura 11 é um diagrama que ilustra a estrutura de discos deacordo com uma quinta modalidade da presente invenção.

a figura 12 é um exemplo de uma nanopartícula perfurada comum revestimento, tal como um metal magnetizável de acordo com a quintamodalidade da presente invenção.

a figura 13 é um diagrama de um dispositivo de acordo com umasexta modalidade da presente invenção.

a figura 14 é um diagrama que ilustra o posicionamento de umdispositivo de acordo com a sexta modalidade preferida da presente inven-ção. ,

a figura 15 é um diagrama de um comutador ativado por energiafotônica de acordo com uma modalidade preferida da invenção; e

as figuras 16(a) e (b) são diagramas de um comutador ativadopor energia sonora de acordo com uma modalidade preferida da invenção.

Descrição Detalhada das Modalidades Preferidas

O canal auditivo é o ponto de entrada mais vulnerável no órgãode audição a ondas sonoras danosas. O corpo humano já supriu evidênciapara a natureza protetora de osso. O único órgão plenamente envolvido emosso é o sistema vestibular, conhecido por conter os receptores de equilíbrioe posição do corpo. Embora os canais semicirculares estejam a apenas al-guns milímetros do órgão de audição e tenham células sensoriais delicadassimilares à perda de equilíbrio de cóclea, a percepção raramente é um feri-mento incapacitante após uma detonação explosiva.

O órgão de equilíbrio e posição (sistema de canal semicircular) éanálogo ao órgão de audição de três formas importantes: (1) ambos são en-volvidos em osso; (2) os órgãos de equilíbrio e audição estão a milímetrosuns dos outros, e (3) ambos têm células sensoriais delicadas necessáriaspara transmissão de nervo.

Uma primeira modalidade preferida de um dispositivo de preven-ção de perda de audição de acordo com a presente invenção é descrita comreferência às figuras 1(a) e 1(b). Esta modalidade também poderia ser refe-rida como um conjunto isolador acústico. Nas figuras 1(a) - (b), uma vista emperspectiva e uma vista lateral de um conjunto isolador acústico para colo-cação em um canal auditivo são mostradas. Um corpo 110 preferencialmen-te feito de um material maleável macio é provido com uma pluralidade decanais 130 se estendendo através dali. Os canais podem ser, por exemplo,tubos de polímero de transmissão de som. O corpo 110 preferencialmente éconformado para se adaptar em um canal auditivo. O formato do corpo 110pode ser, por exemplo, cilíndrico. Um material fraco acusticamente formandouma camada de componente distinta 120 é conectado, preso ou afixado auma extremidade do corpo 110. A pluralidade de canais 130 se estende a-través do material fraco acusticamente 120. Um componente que aparececomo um filme ou disco 140, feito, por exemplo, com um polímero de altaresistência, tal como mylar, é colocado ou preso sobre uma extremidade domaterial fraco acusticamente 120 para, desse modo, cobrir ou selar as aber-turas 132 dos canais 130. O filme ou disco 140 pode ser plano ou contorna-do e pode ter uma espessura que varia até aproximadamente 10 micrôme-1tros. O filme ou disco em operação 140 preferencialmente está em contatodireto com a extremidade do material fraco acusticamente 120. Preferenci-almente, o filme ou disco 140 sela as aberturas 132 dos canais. O compo-nente, filme ou disco 140 alternativamente pode ser afixado em um lado paraa formação de uma aba que se feche, em resposta a uma energia de som dealta intensidade. Nessas modalidades alternativas, o fechamento é passivo eresulta da força física da energia sonora, a qual atua para empurrar e fechara aba, fechada ou selada contra o componente 120.

O filme ou disco de interceptação de onda de choque 140 devesatisfazer, simultaneamente, a dois critérios: ele deve ser suficientementefino de modo que não interfira com uma transmissão de som ambiente, edeve ser suficientemente forte para que não se rompa, quando submetido asobrepressões de 1 a 2 atm. Os esforços de modelagem indicam que umfilme de mícrons de espessura de um dos polímeros de alta resistência co-mercialmente disponíveis pode se adequar a estas duas exigências. Especi-ficamente, a massa/área do filme de 10 mícrons é suficientemente baixa pa-ra ter pouca influência sobre uma transmissão de som normal. Com um raioajustado, é capaz de suportar sobrepressões de 2 atm ou mais. O mecanis-mo essencial da proteção assegurada pelo filme (e pelo selo de tampão deouvido) é o bloqueio de um fluxo de ar significativo através do canal auditivo,desse modo mantendo as pressões no filme de tímpano em níveis represen-tando uma fração pequena da sobrepressão externa e, assim, minimizandoas forças destrutivas subseqüentes transmitidas através dos ossículos doouvido médio para a janela oval da cóclea. A chave para entendimento destafunção é a percepção que uma duplicação da pressão no ouvido (corres-pondente a uma sobrepressão de 1 atm requer uma duplicação aproximadada massa de ar no ouvido interno. Assim, se o sistema de tampão/filme pu-der bloquear o fluxo de massa de ar resultante de uma função degrau deaumento de pressão imediato através do canal auditivo, sem impedir asquantidades extraordinariamente pequenas de fluxo de ar associadas a umatransmissão de som, ele poderá efetivamente proteger o ouvido interno con-tra sobrepressões significativas.

Três resultados relevantes para a seleção da espessura e daspropriedades do filme para cobertura do canal de som são apresentados.Em primeiro lugar, o resultado de uma análise unidimensional do efeito deum filme de peso específico em massa, pm, e espessura, t, na transmissãode ondas de som através do filme. Nesta estimativa, o filme é levado paraser não suportado (veja o parágrafo a seguir para o efeito do suporte) e livrepara oscilar - apenas sua massa impede a transmissão de ondas. Considereondas de som incidentes em ar de freqüência, ω, e amplitude de pressão, pi,"bloqueadas" pelo filme. Seja ρτ a amplitude de pressão das ondas transmi-tidas através do filme para o ar no outro lado do filme. Uma análise clássicada relação da amplitude de pressão transmitida para a amplitude incidenteproporciona:

<formula>formula see original document page 13</formula>

onde par e Car são a densidade e a velocidade do som no ar. Para filmes po-liméricos (pm ~ 103 kg/m3) com espessuras na faixa de t - 1-10 pm, a ondatransmitida será essencialmente inalterada pelo filme para freqüências abai-xode ω~ 104Sˉ1.

A estimativa acima ignora o fato que o filme será firmemente afi-xado em torno da borda do canal através do tampão de ouvido. Agora, con-sidere o filme como uma placa grampeada circular de raio R1 correspondenteao raio do canal. A freqüência de vibração mais baixa da placa é:<formula>formula see original document page 14</formula

onde Em e Vm são o Módulo de Young e a relação de Poisson do filme. Parafilmes poliméricos de 1 raio e espessuras da ordem de t ~ 10 pm, a freqüên-cia de vibração mais baixa é da ordem de 104 s"1. Se R = 2 mm, a freqüênciamais baixa será reduzida por um fator de 4. A implicação dos distribuidoresresultados destacados acima é que o filme responderá de forma quase está-tica a ondas de som com freqüência menor do que 103 s'1.

A restrição mais restritiva no projeto é a exigência de que o filmenão restrinja a amplitude das ondas de som no canal. A amplitude do movi-mento de partículas no ar, δ, em uma onda de som, está relacionada à am-plitude da pressão, pi, por:

<formula>formula see original document page 14</formula>

Quando submetido a uma pressão pi, um filme circular grampe-ado experimenta uma deflexão, ômembrana. dada por (com base em uma esti-mativa quase estática, compare com acima):

<formula>formula see original document page 14</formula>

Para evitar uma redução de transmissão de som para o ouvidointerno, a deflexão de filme não deve ser significativamente menor do que aamplitude, δ, do movimento de partículas. Um filme com raio de 1 mm e es-pessura maior do que 10 pm não se adéqua a esta exigência, mas um filmecom espessura de 1 pm facilmente o faz. Um filme com espessura de 2 pmé considerado atualmente como sendo ótimo, enquanto um filme de espes-sura em torno de 6 pm se adéqua à exigência suficientemente para proverproteção contra uma sobrepressão, sem reduzir substancialmente a audiçãonormal. Uma experimentação com transmissão de som como uma função daespessura de filme estabelecerá que a qualidade de audição não seja signi-ficativamente reduzida pelo filme.

Um filme polimérico de espessura da ordem de t - 1-10 um eraio R ~ 1 mm bloquear uma sobrepressão, Δρ de 1 atm ou mais. Há duasestimativas que mostram que um material de filme bem selecionado podesobreviver a estas sobrepressões com base nos dois modos de falha maisprováveis. Em primeiro lugar, considere um cisalhamento no perímetro dofilme. O. equilíbrio elementar requer que a resistência ao cisalhamento, xm,do filme seja tal que:

<formula>formula see original document page 15</formula>

Existem materiais de filme polimérico fino cuja resistência aocisalhamento é adequada (~ 50 MPa) para garantia da sobrevivência de fil-mes, mesmo tão finos quanto 1 pm, para sobreviverem a uma sobrepressãode 1 atm. Em seguida, considere o rasgamento por tração do filme no seuperímetro. Neste caso, a resistência à tração do filme, am, deve satisfazer a:

<formula>formula see original document page 15</formula>

onde α é o ângulo de deflexão do filme no perímetro. Assumindo uma ducti-Iidade moderada, um filme deve ser capaz de suportar ângulos de deflexãoda ordem de α - 30°. Para este modo de falha, também, há uma seleção demateriais de filme fino que podem sobreviver a sobrepressões de várias at-mosferas para espessuras da ordem de 1 pm ou mais.

Efeitos viscosos da propagação de pulsos de pressão: nos ca-sos mais simples de propagação de som, é suficiente resolver a equação deonda na geometria de interesse. Por exemplo, quando as amplitudes sãopequenas, qualquer sinal arbitrário pode ser representado como uma sériede Fourier, e cada modo de Fourier (freqüência ω) se propaga com a veloci-20 dade de onda (som) c. O comprimento de onda do sinal de propagação en-tão é λ = c/ω.

Efeitos viscosos no gás amortecendo a propagação de onda. Oefeito de viscosidade sempre está presente próximo de fronteiras rígidas,uma vez que a condição de fronteira sem deslizamento demanda que a ve-25 Iocidade de fluido tangente à superfície equivalha a zero em uma parederígida estacionária. Este amortecimento viscoso é indesejado, obviamente,se for para haver apenas uma atenuação limitada de som (ruído ou comandopor fala).

Para estimativa dos efeitos viscosos, simplesmente é necessárionotar que em qualquer escoamento de fluido oscilatório (sinais de som deamplitude pequena correspondem a movimentos de fluido oscilatórios), háuma região estreita - uma camada limite - próxima da superfície rígida a queos efeitos viscosos tipicamente estão confinados. A espessura da camada δé aproximadamente (v/co)1/2, onde ν é a viscosidade cinemática do fluido.Conseqüentemente, para uma propagação de som através de uma restriçãoestreita de largura W, espera-se que os efeitos viscosos sejam desprezíveis,desde que δ = ν/ω)1/2 < W. Para ar à temperatura e pressão ambientes, ν =10'5 m2/s. Para uma freqüência de áudio típica de 1000 Hz, a espessura decamada limite é de em torno de 100 micrômetros, o que é quase a espessu-ra de um cabelo humano.

Uma segunda modalidade preferida de um dispositivo de pre-venção de perda de audição de acordo com a presente invenção é descritacom referência às figura 2(a) e (b). Esta modalidade poderia ser referida, damesma forma, como um conjunto isolador acústico. Nas figura 2(a)-(b), umavista em perspectiva e uma vista lateral de um conjunto isolador acústicopara posicionamento em um canal auditivo são mostradas. Um corpo 210preferencialmente feito de um material maleável macio é provido com umcanal único 230 que se estende através dali.o corpo 210 preferencialmente éconformado para se adaptar em um canal auditivo. O formato do corpo 210pode ser, por exemplo, cilíndrico. Um material fraco acusticaménte 220 éconectado, preso ou afixado a uma extremidade do corpo 210. O canal 230se estende através do material fraco acusticamente 220. Um filme ou disco240, feito, por exemplo, com um polímero de alta resistência, é colocado oupreso sobre uma extremidade do material fraco acusticamente 220 para,desse modo, cobrir ou selar as aberturas 232 dos canais 230. O filme oudisco 240 pode ser plano ou contornado e pode ter uma espessura que variade uns poucos micrômetros a várias dezenas de micrômetros. O filme oudisco 240 preferencialmente está em contato direto com a extremidade domaterial fraco acusticamente 220.

O dispositivo de acordo com a presente invenção seletivamenteinterceptará e refletirá a energia de onda de choque em uma direção per-pendicular ao canal auditivo pela utilização de um tubo de transmissão desom ou de tubos 130, 230 com um filme de alta resistência 140, 240 cobrin-do a(s) abertura(s) externa(s) 132, 232. O(s) tubo(s) 130, 230 será (serão)circundado(s) por um material fraco acusticamente de alto peso específico120, 220 e será (serão) inseridò(s) no canal auditivo externo. O filme 140,240 refletirá ondas acústicas de alta energia, mas será transparente paraondas de som de intensidade baixa para audição normal e sons ambientes.

O filme polimérico de alta resistência 140, 240, da ordem de vá-rias mícrons de espessura, e capaz de refletir ondas acústicas de alta ener-gia cobre um ou mais orifícios de raio pequeno 130, 230 projetados parapermitirem uma transmissão de som inócuo requerido para comunicaçõesem linha de frente. O conjunto será plenamente envolvido em um silicone degrau médico maleável 150, 250 e será inserido no canal auditivo na ou pró-ximo da interface cartilaginosa/óssea.

Em operação, o filme de interceptação de onda de choque 140,240 deve simultaneamente satisfazer a dois critérios essenciais: ele deve sersuficientemente fino para que não interfira com uma transmissão de som, edeve ser suficientemente forte para que não se rompa quando submetido asobrepressões de 1 ou 2 atm. Os esforços de modelagem indicam que umfilme de mícrons de espessura de um dos polímeros de alta resistência co-mercialmente disponíveis pode se adequar a estas duas exigências. Especi-ficamente, a massa/área do filme de 10 mícrons é suficientemente baixa pa-ra ter pouca influência sobre a transmissão de som. Com um raio ajustado, écapaz de suportar sobrepressões de 2 atm ou mais. O mecanismo essencialda proteção assegurada pelo filme (e pelo selo de tampão de ouvido) é obloqueio de um fluxo de ar significativo através do canal auditivo, desse mo-do mantendo as pressões na membrana do tímpano em níveis representan-do uma fração pequena da sobrepressão externa e, assim, minimizando asforças destrutivas subseqüentes transmitidas através dos ossículos do ouvi-do médio para a janela oval da cóclea. Para apreciação deste efeito, deve-seperceber que uma sobrepressão de 2 atm requereria aproximadamente umaduplicação da massa de ar dentro da região do canal auditivo. Assim, se osistema de tampão/filme fino puder bloquear o fluxo em massa de ar resul-tante de uma função degrau de aumento de pressão imediato através docanal auditivo (sem impedir as quantidades extraordinariamente pequenasde fluxo de ar associadas a uma transmissão de som), ele poderá efetiva-mente proteger o ouvido interno contra sobrepressões significativas.

Embora algumas das modalidades da presente invenção tenhamsido descritas no contexto militar, deve ser entendido que todas as modali-dades são aplicáveis a muitas outras circunstâncias ou cenários além decenários militares.

Em uma terceira modalidade preferida da presente invenção, umconceito que pode ser referido como "interposição de vácuo" é empregado.Falando geralmente, a modalidade usa uma tecnologia de proteção de audi-ção que consiste em cavidades seladas cobertas com borracha de siliconecontendo um microcircuito adaptado a partir de afixado a extremidades deuma câmara de vácuo no canal auditivo.

Conforme mostrado na figura 3, a terceira modalidade preferidada invenção tem um suprimento de potência 310, um sensor ativado por e-nergia ou comutador 320 e uma membrana de silicone 330 que tem dentrodela um dispositivo de entrada ou receptor 340, uma câmara de tubo de vá-cuo 350 e um dispositivo de saída ou transmissor 360. O sensor ou comuta-dor ativado por energia pode ser de qualquer um de uma variedade de estru-turas ou arranjos, dois dos quais sendo discutidos abaixo com referência àfigura 15 e às figura 16(a) e (b). O sensor ativado por energia tem um inter-valo de tempo de resposta, por exemplo, de menos de 30 microssegundos.Outros tempos de resposta podem ser apropriados e úteis, sob várias cir-cunstâncias, e a presente invenção não está limitada a qualquer sensor oucomutador em particular ou a qualquer tempo de resposta em particular.

O dispositivo de entrada 340 tem circuitos ou outros meios (nãomostrados) para a condução ou a transmissão de sinais através do dispositi-vo. Os sinais podem ser conduzidos ou transmitidos através do dispositivopor quaisquer meios, por exemplo, por fotônicos através do vácuo, ligadoscom fio elétricos ou ligados com fio com energia de RF. O dispositivo de saí-da 360 recebe sinais a partir do dispositivo de entrada e transduz som para otímpano.

O dispositivo pode ser projetado para transmitir sons em umafaixa de freqüência em particular. Por exemplo, as freqüências na faixa (de500 a 4.000 Hz) de comandos verbais e sons encontrados no ambiente ime-diato podem ser transmitidas por fio, por energia eletromagnética ou fotônicatransmitida por laser através de uma câmara de vácuo para um receptor ad-jacente ao tímpano. Se uma difusão eletromagnética fosse utilizada, a faixade transmissão efetiva do transmissor 350 seria menor do que 10 cm, permi-tindo uma audição contralateral redundante, caso uma falha dos sistemasocorresse em um lado. O sensor ou comutador ativado por energia 320 res-ponderá a uma detonação (detonações) sônica(s) entrando e desligará ocomponente de transmissão de som do dispositivo. Para limitação dos danosà audição, o tempo de resposta de comutador será menor do que 1 milisse-gundo, com aproximadamente 30 microssegundos obtidos. Um intervalo detempo de reinicialização será de menos de 30 microssegundos. Para se evi-tar uma interceptação, o transmissor 350 e o receptor 330 podem ser empa-relhados, por exemplo, usando-se uma encriptação de número primo. A pre-sente invenção não está limitada a sinais encriptados ou a qualquer tipo emparticular de sinais encriptados.

A modalidade ainda pode ter cenários diferentes, ajustados pelamudança da sensibilidade do dispositivo ou dos sensores para várias cir-cunstâncias, independentemente de o contexto ser militar, industrial ou deoutra forma. Por exemplo, em cenários militares, regulagens de tolerância detrês decibéis (dB) poderiam ser usadas: (1) alojamentos; (2) área de recrea-ção; e (3) refeitório para acomodação de ruído do ambiente. Regulagens demenor ou maior tolerância podem ser providas com a presente invenção. Oscenários operacionais poderiam caracterizar modo de combate, modo detransporte (caminhões, Humvees, helicópteros) e modo silencioso (reconhe-cimento). Uma abordagem alternativa para esta modalidade preferida é usarlasers em cascata de quantum microfabricados para a transmissão de "sons"fotônicos através do vácuo.Na figura 3, o dispositivo é mostrado como sendo construído pa-ra ser inserido em um canal auditivo entre o tímpano 372 e a abertura decanal auditivo 374. Um dispositivo como esse preferencialmente é projetadode modo que a membrana de silicone 330 se adapte firme em um canal au-ditivo típico. Em um arranjo alternativo, um dispositivo de acordo com estaterceira modalidade pode ser construído para se adaptar em um ouvido 380como um protetor auditivo. Muitos outros arranjos desta terceira modalidadeda invenção, como sendo parte de uma faixa de cabeça, um capacete, cha-péu, recipiente para cabeça ou corpo ou similares são possíveis e serão evi-dentes para alguém de conhecimento comum na técnica.

Uma quarta modalidade preferida será descrita com referênciaàs figura 5 a 8. De forma preliminar, é sabido que crianças com atresia decanal auditivo com um ouvido interno intacto registram uma perda de audi-ção de 90 dB. Usando-se este conhecimento, a quarta modalidade da pre-sente invenção tira vantagem das propriedades físicas de químicas de gel depolímero avançadas e estruturas em nanoescala para proteção do órgão deaudição de forças de pressão entrando pela formação de um "osso instantâ-neo" no canal auditivo, que simula um ouvido com atresia.

O canal auditivo é o ponto de entrada mais vulnerável no órgãode audição para ondas de som danosas. O corpo humano já supriu evidên-cia para a natureza protetora do osso. O único órgão plenamente envolvidoem osso é o sistema vestibular, conhecido por conter os receptores de equi-líbrio e posição do corpo. Embora os canais semicirculares estejam a ape-nas alguns milímetros do órgão de audição e tenham células sensoriais deli-cadas similares à perda de equilíbrio de cóclea, a percepção raramente é umferimento incapacitante após uma detonação explosiva.

O órgão de equilíbrio e posição (sistema de canal semicircular) éanálogo ao órgão de audição de três formas importantes: (a) ambos são en-volvidos em osso; (2) os órgãos de equilíbrio e audição estão a milímetrosuns dos outros, e (3) ambos têm células sensoriais delicadas necessáriaspara transmissão de nervo.

Nas figuras 5(a) e (b), uma vista em perspectiva e uma vista emseção transversal de um conjunto isolador acústico para posicionamento emum canal auditivo são mostradas. Uma pluralidade de tubos de polímero detransmissão de som 510 corre através de espaçadores de gel ou preenchi-dos com fluido 515 que são delimitados por discos bicôncavos emparelha-dos 530, 540 interespaçados com um gel com uma constante de mola alta.

Os espaçadores de gel 515 podem ter ranhuras periféricas em suas superfí-cies externas para proporcionarem a capacidade de enchimento de formatode conjunto isolador acústico e alguma capacidade de reserva para adapta-ção em um ouvido firmemente quando de uma expansão ou ativação. Discospequenos 420 contêm nanopartículas 710 e microbalões elásticos 720 deum peso específico mais alto do que o gel nos espaçadores. Os discos 530,540 preferencialmente são formados a partir de um material de reflexão desom rígido. Os discos podem ser conformados, por exemplo, como um opér-culo de caracol, conforme mostrado nas figura 6(a) e (b) e são placas pla-nas, bicôncavas, convexas/côncavas ou biconvexas. O conjunto isoladoracústico é coberto com uma membrana de silicone 550.

O conjunto isolador acústico desta terceira modalidade respondeinstantaneamente a mudanças abruptas na pressão sônica para a formaçãode um material com consistência tipo de osso no canal auditivo, fechando oscanais de condução de som 212 nas faixas de energia de 500 a 10.000 Hz,tais como aquelas encontradas na faixa de comandos verbais e nas cercani-as operacionais imediatas. Todos os sons são transmitidos a partir da regiãode ouvido externo para o tímpano através de uma matriz de gel/nanopartí-cula. O gel 520 é projetado para atenuação da transmissão de energia emníveis conhecidos por danificarem o órgão de audição. Conforme mostradona figura 5, a onda de pressão chegando tem um impacto sobre-o disco ex-terno 530 deslocando este disco para dentro em direção ao canal auditivo. Opar de discos bicôncavos 530, 540 é comprimido a partir da energia sônicacomprimindo o fluido nos espaços de gel 520 para a membrana de silicone552, conforme mostrado na figura 5. A onda de choque residual passa atra-vés dos espaços de gel tipo de borracha subjacentes 520 para o próximo parde discos bicôncavos 530, 540, comprimindo cada estrutura de gel - nano-partícula em seqüência, até todos os níveis de potência complexos de somterem sido atenuados. A membrana de borracha de silicone externa 550 a-tua como um reservatório para o fluido deslocado e as nanopartículas a par-tir do dispositivo cilíndrico interno. A constante de mola do gel 520 é sintoni-zada para recuar e se recuperar em menos de 30 microssegundos. Confor-me mostrado nas figura 7(a), 7(b) e 7(d), quando os espaços de gel sãocomprimidos, as nanopartículas ficam compactadas em conjunto para a for-mação de unia estrutura tipo de osso. Desta maneira, o gel absorve energiae as nanopartículas compactadas conduzem som para um ângulo ortogonalao eixo geométrico longo do canal auditivo. Uma vez que a quarta modalida-de preferencialmente é construída por componentes passivos, para ativaçãopor energia um sensor ou comutador é necessário, embora variações usan-do ou requerendo esse sensor ou comutador sejam evidentes para aquelesde conhecimento na técnica ou caindo no escopo da invenção.

Embora a quarta modalidade seja mostrada nas figura 5 a 6 co-mo sendo um dispositivo que é colocado no canal auditivo, alguém de co-nhecimento na técnica reconhecerá que existem muitas alternativas, tal co-mo a incorporação da quarta modalidade em um protetor auditivo projetadotal como é mostrado na figura 8 ou um outro projeto fora do canal auditivo.

Uma quinta modalidade preferida da invenção é descrita comreferência às figura 9 a 12. Esta quarta modalidade preferida da invençãoseletivamente reflete ondas acústicas pela utilização de nanopartículas commomentos de dipolo que podem se orientar de forma eletromagnética para aformação de superfícies defletoras de onda acústica ou nanoperfurações.

Conforme mostrado na figura 9, um recipiente de formato cilín-drico 910 com microtubos de polímero 920, 930 correndo ao longo do eixogeométrico longo do recipiente 910 se adapta no canal auditivo de uma pes-soa 370 entre o tímpano 372 e a abertura 374. Os microtubos 920, 930 têmdiâmetros da ordem de, por exemplo, 10 a 100 mícrons nm. Os microtubospodem ser compostos por um polímero macio e maleável com anéis de ferromínimos ou cristas ao longo de sua circunferência. Os microtubos 920 sãovazios, para se permitir uma transmissão de som ambiente, enquanto osmicrotubos 930 são preenchidos com discos empilhados 950, conformemostrado nas figura 10 a 11. Os tubos não preenchidos colapsarão e se fe-charão, mediante uma deformação por energia de som dos conjuntos, oupermanecerão abertos, dependendo da sensibilidade e do modo operacionaldo dispositivo. Cada um dos microtubos 930 é enrolado com uma bobina decampo de alinhamento 822 e uma bobina de campo de desalinhamento 924.Alternativamente, os microtubos 930 podem ter embutida neles uma sériecondutiva de anéis ou de trilhos. Preferencialmente, os discos 950 são feitosde um material com densidade e características de reflexão e/ou de absor-ção de som tipo de osso.

Cada disco 950 tem um corpo 952 com um orifício de fuso 954 euma pluralidade de aberturas de som 956 formadas dentro dele, por exem-plo, construídas por microlitografia. Uma coluna ou um fio microfabricadocurto se estende através dos orifícios de fuso nos discos na pilha. Cada dis-co ainda tem um calço de alinhamento magnético 958 e um calço de desali-nhamento magnético 960. Uma substância de aterramento intertubular 970de gel altamente elástico envolve o arranjo de microtubo. Como com as mo-dalidades anteriores da invenção, esta modalidade pode assumir outras for-mas, tal como um invólucro de cobertura em torno do aspecto externo de umouvido.

Embora a figura 11 descreva nanodiscos, outros tipos de nano-partículas, tais como hastes, retângulos, trapezóides ou discos irregulares,podem ser usados. Por exemplo, os microtubos podem ser preenchidos comnanodiscos de atenuação de som, tais como são mostrados na figura 12. Onanodisco mostrado na figura 12 é feito de ou revestido com materiais deamortecimento de som 972 e tem uma pluralidade de nanoperfurações 974que são, por exemplo, orifícios de 10 nm. De forma alternativa ou adicional,o nanodisco da figura 12 pode ter nanossaliências elevadas de superfície.Muitas alternativas serão evidentes para aqueles de conhecimento comumna técnica.

Variações desta modalidade adicionalmente podem ser usadaspara a produção de uma blindagem ou revestimento de proteção para prote-ção de cavidades do corpo de ondas de som de alta velocidade atravessa-rem além do fim de curso de um projétil, tal como uma bala aprisionada porum colete de proteção. Esta camada seria considerada uma abertura de somabaixo da armadura de corpo em si. Uma ativação seria na forma de umcomutador ou de um impacto local com realinhamento das nanopartículasdevido ao campo magnético.

Um comutador sensível à pressão/ativado por onda de choqueem voltas tal como é mostrado nas figura 15 a 16 e discutido abaixo ativabobinas de geração de EMF 980, as quais, por sua vez, alinham os discos950 para se tornarem superfícies de deflexão de som, reorientando a ener-gia acústica perpendicularmente ao eixo geométrico longo do canal auditivo.Durante uma recepção de uma onda acústica de choque, os tubos preenchi-dos podem ser deslocados perpendicularmente ao seu comprimento, dessemodo colapsando ou limitando a transmissão de som através dos tubos va-zios. O recipiente 910 tem três bobinas 980 em sua circunferência, capazesde gerarem até 1 tesla de campo eletromagnético. O dispositivo reverterá apolaridade de EMF para desalinhar os discos. Embora discos rotativos sejamdescritos nesta modalidade, outros projetos para nanopartículas, tais como aseguir, são possíveis: de perfil dividido, cilindro, trapezóide, rombo, quadra-do, retângulos complexos, discóide, oval. Um inconveniente possível destamodalidade preferida é que ela bloqueará parte do som do ambiente, mesmo quando não ativada.

Uma sexta modalidade preferida da presente invenção é basea-da em uma pesquisa que mostra que as células ciliadas externas podem serelasticamente estimuladas in vitro. Uma inibição de eletroestimulação decélulas sensoriais da cóclea é usada na sexta modalidade preferida paraamortecimento da energia de som transmitida ao longo da membrana tecto-rial no ouvido interno. O dispositivo hiperpolarizará as células ciliadas exter-nas, atenuará a transdução mecânica de energia de som sobre a membranatectorial. O efeito líquido é tornar as células ciliadas externas da cóclea refra-tárias a uma entrada de energia de som.

Conforme mostrado nas figura 13 a 14, um patch de ouvido 400afixado á pele ou ao ouvido externo 376 contém uma fonte de potência 710,um comutador sensível à pressão de som 720, uma bobina de geração decampo eletromagnético (EMF) 730, um sensor de luz 740 e uma antena 750.

O dispositivo pode ser na forma de um patch de ouvido usado no ouvido ex-terno, conforme é mostrado nas figura 13 a 14, ou pode se projetar a partirdo aspecto interno, por exemplo, de um capacete, para confinar a regiãomastóide do crânio. Um outro projeto pede que uma antena de bobina decampo inserida no canal auditivo na frente da terceira, quarta ou quinta mo-dalidade da presente invenção seja apontada para a cóclea, mas não o apa-relho vestibular, o órgão de detecção de equilíbrio e posição.

Nesta sexta modalidade, um comutador sensível à pres-são/ativado por onda de choque ativa as bobinas de geração de EMF 730,as quais por sua vez hiperpolarizam (paralisam) as células sensoriais cilia-das externas na cóclea, evitando que elas ativem ou transduzam som. É co-nhecido que a proteína prestina nas células ciliadas são contráteis (AndersFridberger, 2004), o que converte os potenciais de receptor em alteraçõesrápidas de comprimento celular e rigidez que rotineiramente intensificam asensibilidade de audição quase em mil vezes. O dispositivo parará a trans-missão de EMF, conforme onda(s) de choque de detonação não for(em)mais encontrada(s).

Nesta sexta modalidade, o dispositivo interferirá com a audiçãoaté o potencial de ação das células ciliadas externas hiperestimuladas retor-nar para o estado inativo normal. Um alinhamento da antena é importante. Odispositivo pode usar um sinal de luz refletido ou similar para apontar a an-tena de EMF 750 para o aspecto interno do umbo do osso do martelo doouvido médio.

A figura 15 mostra uma modalidade de um comutador ativadopor energia fotônica que pode ser usado em relação a várias modalidadesda presente invenção. O comutador pode ter um alojamento 332 e uma plu-ralidade 324 de pequenos diodos de detecção de luz (de aproximadamente100 mícrons) no espectro de vermelho distante até infravermelho. Os diodos326 são ligados por fios em paralelo ou em série. O alojamento 322 pode serde qualquer formato apropriado, forma ou material, para operação com asmodalidades discutidas acima.

Alternativamente, as figura 16(a) e (b) ilustram um comutadorativado por energia de som que pode ser usado em relação a várias modali-dades da presente invenção. O comutador ativado por energia de som. Afigura 16(a) ilustra o comutador em uma posição correspondente a um esta-do de dispositivo LIGADO 670. A figura 16(b) ilustra o comutador em umaposição correspondente a um estado de dispositivo DESLIGADO. Um coneespelhado 620 está localizado em uma membrana 610. Dois arranjos de fo-todetectores de diodo 640 e 650 são dispostos perpendiculares a cada outrocom um arranjo 640 alinhado com um LED 630 e o outro arranjo 640 alinha-do perpendicular ao LED 630. O LED pode ser, por exemplo, de aproxima-damente 300 mícrons de diâmetro. A membrana e o cone são alinhados emrelação aos arranjos de diodo e o LED, de modo que sob condições normais,o cone espelhado 620 não interfira com a recepção de luz a partir do LED noarranjo 630, mas quando um ruído ou onda de choque desloca a membrana,o cone espelhado redireciona a luz a partir do LED 630 sobre o arranjo 640,desse modo mudando o estado do dispositivo de LIGADO para DESLIGA-DO. Quando a onda de choque se dissipa, a membrana e, daí, o cone, re-tornam para suas posições originais, desse modo permitindo que a luz seforme no LED para de novo ser recebida pelo arranjo 630, desse modo re-tornando o dispositivo para um estado DESLIGADO. Uma tração da mem-brana 610 pode ser ajustável para sensibilidade e diferentes modos opera-cionais. Vários tipos de comutador podem ser usados para o comutador 660e vários arranjos dos diodos e cone espelhado serão evidentes para aquelesde conhecimento na técnica. Adicionalmente, outros formatos além de umcone podem ser usados para o redirecionamento de luz e outros arranjos dediodos podem ser usados.

Embora algumas modalidades da presente invenção tenhamsido descritas no contexto militar, deve ser entendido que todas as modali-dades são aplicáveis a muitas outras circunstâncias ou cenários além decenários militares.A descrição precedente da modalidade preferida da invenção foiapresentada para fins de ilustração e descrição. Ela não é pretendida paraser exaustiva ou limitar a invenção à forma precisa mostrada, e modificaçõese variações, são possíveis à luz dos ensinamentos acima ou podem ser ad-quiridas a partir da prática da invenção. A modalidade foi escolhida e descri-ta de modo a se explicarem os princípios da invenção e sua aplicação práti-ca, para se permitir que alguém versado na técnica utilize a invenção emvárias modalidades, conforme for adequado para o uso em particular con-templado. Pretende-se que o escopo da invenção seja definido pelas reivin-dicações em apenso a isto, e seus equivalentes. A totalidade de cada umdos documentos mencionados anteriormente é incorporada como referênciaaqui.

Claims (18)

1. Aparelho para prevenção de perda de audição, que compre-ende:um corpo que tem primeira e segunda extremidades, o referidocorpo compreendendo um material maleável macio que tem um canal que seestende através dali;um material acusticamente fraco adjacente a uma das referidasextremidades do referido corpo, o referido material acusticamente fraco ten-do um orifício ali alinhado com o referido canal se estendendo através doreferido corpo;um membro que cobre a referida abertura no referido materialacusticamente fraco, o referido membro sendo de menos de em torno de 10μηι de espessura e impedindo fluxos de massa instantâneos de erro atravésdo referido canal sem redução substancial da audição normal.

2. Aparelho para prevenção de perda de audição, de acordo coma reivindicação 1, onde o referido membro compreende mylar.

3. Aparelho para prevenção de perda de audição, de acordo coma reivindicação 1, onde o referido filme compreende um polímero de alta re-sistência.

4. Aparelho para prevenção de perda de audição, de acordo coma reivindicação 1, onde o referido filme tem uma espessura de menos do queou igual a 6 pm.

5. Aparelho para prevenção de perda de audição, de acordo coma reivindicação 1, onde o referido filme tem uma espessura de menos do queou igual a 2 pm.

6. Aparelho para prevenção de perda de audição, de acordo coma reivindicação 1, onde o referido membro compreende um disco.

7. Aparelho para prevenção de perda de audição, de acordo coma reivindicação 6, onde o referido disco compreende um polímero de altaresistência.

8. Aparelho para prevenção de perda de audição, de acordo coma reivindicação 1, onde:uma pluralidade de canais se estende através do referido mate-rial maleável macio;o referido material acusticamente fraco tem uma pluralidade deorifícios alinhados com a referida pluralidade de canais no referido corpo; eo referido filme cobre a referida pluralidade de orifícios no referi-do material acusticamente fraco.

9. Aparelho para prevenção de perda de audição, de acordo coma reivindicação 1, onde o referido corpo é de formato cilíndrico.

10. Aparelho para prevenção de perda de audição, de acordocom a reivindicação 1, onde o referido corpo é conformado para se adaptarapertadamente em um canal auditivo humano.

11. Aparelho para prevenção de perda de audição, que compre-ende:um suprimento de potência;um sensor ativado por energia;um dispositivo de entrada para recebimento de som;um dispositivo de saída para transmissão de sinais em direção aum tímpano;uma câmara de tubo de vácuo substancialmente entre o referidodispositivo de entrada e o referido dispositivo de saída; euma membrana que circunda pelo menos o referido dispositivode entrada, a referida câmara de tubo de vácuo e o referido dispositivo desaída.

12. Aparelho para prevenção de perda de audição, de acordocom a reivindicação 11, onde pelo menos o referido dispositivo de entrada, oreferido dispositivo de saída, a referida câmara de tubo de vácuo e a referidamembrana formam pelo menos parte de um conjunto que se adapta no canalauditivo de uma pessoa.

13. Aparelho para prevenção de perda de audição, de acordocom a reivindicação 11, onde o sensor ativado por energia compreende umalojamento e uma pluralidade de diodos.

14. Aparelho para prevenção de perda de audição, de acordocom a reivindicação 11, onde o sensor ativado por energia compreende:uma membrana flexível;um elemento espelhado conectado à referida membrana flexível,de modo que o referido elemento espelhado seja deslocado em uma primei-ra direção durante uma onda de choque acústica;um LED;um primeiro arranjo de detector de diodo;um segundo arranjo de detector de diodo; eum comutador; onde:o referido LED transmite luz em direção ao referido primeiro ar-ranjo de detector de diodo;durante uma operação normal, o referido primeiro arranjo de de-tector de diodo recebe a referida luz do referido LED, desse modo fazendocom que o referido comutador esteja em um primeiro estado; edurante uma recepção de uma onda acústica de choque, o refe-rido elemento espelhado é deslocado para uma posição na qual ele deflete areferida luz a partir do referido LED para longe do referido primeiro arranjode detector de diodo e em direção ao referido segundo arranjo de detectorde diodo, desse modo fazendo com que o referido comutador esteja em umsegundo estado.

15. Aparelho para prevenção de perda de audição, que compre-ende:um conjunto que compreende:um primeiro e um segundo discos de reflexão;um balão de nanopartículas elástico entre os referidos primeiro esegundo discos de reflexão, o referido balão compreendendo uma membra-na preenchida com nanopartículas e um fluido de viscosidade baixa, onde asreferidas nanopartículas formam uma estrutura tipo de disco quando o refe-rido balão for comprimido;uma membrana que circunda o referido conjunto;um sensor ativado por energia; euma fonte de energia para suprimento de energia para o referidoconjunto e o referido sensor.

16. Aparelho para prevenção de perda de audição, que compre-ende:um conjunto que compreende:um primeiro e um segundo pares de discos de reflexão;um primeiro espaçador de gel entre o referido primeiro par dediscos de reflexão e um do referido segundo par de discos de reflexão, oreferido balão compreendendo uma membrana preenchida com nanopartícu-Ias e um fluido de viscosidade baixa, onde as referidas nanopartículas for-mam uma estrutura tipo de disco, quando o referido balão for comprimido;uma membrana que circunda o referido conjunto;um sensor ativado por energia; euma fonte de energia para suprimento de energia para o referidoconjunto e o referido sensor.

17. Aparelho para prevenção de perda de audição, que compre-ende:um alojamento que tem primeira e segunda extremidades, umcomprimento do referido alojamento se estendendo entre as referidas primei-ra e segunda extremidades;uma primeira pluralidade de microtubos vazios substancialmenteparalelos ao referido comprimento do referido alojamento;uma segunda pluralidade de microtubos substancialmente para-lelos ao referido comprimento do referido alojamento, onde cada um da refe-rida segunda pluralidade de microtubos é substancialmente preenchido comuma pilha de discos, onde cada referido disco compreende um corpo, pelomenos uma segunda abertura de som, um calço de alinhamento e um calçode desalinhamento;um primeiro enrolamento em torno de cada um da referida se-gunda pluralidade de microtubos para causar um alinhamento das referidasaberturas na referida pilha de discos no referido microtubo; eum segundo enrolamento em torno de cada um da referida plu-ralidade de microtubos para causar um desalinhamento das referidas abertu-ras de som na referida pilha de discos no referido microtubo.

18. Aparelho para prevenção de perda de audição, que compre-ende:um alojamento;um suprimento de potência;uma bobina de campo;um comutador ativado por energia; euma antena;onde o referido comutador ativa a referida bobina de campo paraa geração de um campo eletromagnético que é dirigido pela referida antenaem direção a uma cóclea de um ouvido, quando uma onda de choque acús-tica for recebida no referido comutador para substancialmente paralisar ascélulas ciliadas externas na referida cóclea durante a referida onda de cho-que acústica.