JP2009523060A - 衝撃ノイズの有害性かつ／または、爆風の超過圧力への被ばくのためのナノ耳科保護具 - Google Patents

Abstract

難聴を防止するための装置は、第一端、第二端、及びチャンネルを有する柔らかくて形状迎合的な材料から形成された本体であり、上記チャンネルは、上記本体を貫いて延びるものであるところの本体と、上記本体の上記両端のうち一方に隣接する音響不活性材料であり、上記音響不活性材料は、内部に穴部を有し、この穴部は、上記本体を貫いて延びているチャンネルに整列化されているものであるところの音響不活性材料と、上記音響不活性材料の開口を被覆、または封止する、フィルム要素、ディスク、または他の構造体を有するものである。上記フィルム要素、またはディスクは、高強度ポリマー材料で形成されても良く、また、１０マイクロメートル未満の厚さで形成しても良い。本体を貫いて延びるチャンネルは、一つに限らず、複数のチャンネルが本体を貫通して、及び、複数の対応する穴部が上記音響不活性材料に配されても良い。上記フィルム要素、ディスク、または他の構造体は、上記音響不活性材料中の複数の対応する穴部を被覆、または、封止する。上記フィルム要素、ディスク、または他の構造体は、高いエネルギーを有する音波に反応して閉じる動作を行うフラップのような振る舞いをするような形式で取り付けても良い。このフラップは、高い強度の衝撃波により、押し付けられて閉じられる。上記本体は、円筒状でも良く、また、人間の外耳道内にピッタリと合うような他の形でも良い。
【選択図】 図１（ａ）、図１（ｂ）

Description

（関連出願への相互参照）
本出願は、２００６年１月１０日に、発明者 Ｒｉｃｋ Ｒｏｇｅｒｓ、Ｂｒｅｎｄａｎ Ｃｌｉｆｆｏｒｄ、及び、Ｏｌｄｍｉｘｏｎ Ｅｂeｎにより、「衝撃ノイズの有害性 かつ/または、爆風の超過圧力への被ばくのためのナノ耳科保護具」という題目で出願された米国仮出願 Ｎｏ．６０／７５７，６７３、及び、２００６年５月１５日に、発明者 Ｒｉｃｈａｒｄ Ｒｏｇｅｒｓ、Ｂｒｅｎｄａｎ Ｃｌｉｆｆｏｒｄ、Ｒｏｂｅｒｔ Ｗｅｓｔｅｒｖｅｌｔ、Ｊｏｈｎ Ｈｕｔｃｈｉｎｓｏｎ、及び、Ｈｏｗａｒｄ Ｓｔｏｎｅにより、「衝撃ノイズの有害性 かつ/または、爆風の超過圧力への被ばくのための音響隙間保護具」という題目で出願された米国仮出願 Ｎｏ．６０／７４７，２４６の利益を主張するものである。

前述の前の出願は、これにより、参照として、そのまま、その全てが組み込まれる。

(連邦支援による研究または開発に関する記述)
該当無し。

本発明は、脳震盪後聴覚傷害を予防するための分野に関するものであり、より具体的には、外耳道に装着、若しくは、外耳に貼り付けて、聴覚器官に損傷を与える大きな衝撃を防ぐように設計された物理的デバイスに関するものである。

戦場において、兵士が体験するような爆圧からの保護を行うデバイスが求められている。通信は、戦場での部隊の、最も重要な資産の一つである。戦闘単位は、一つのチームとして機能し、かつ、予期せぬ、作戦上の不測の事態にただちに対応しなければならない。即時、かつ、不断の通信は、根本的に重要であり、効率的、かつ、かつ、余力のある通信を、現場の戦術単位間内で保証するために、大きな努力がはらわれている。しかしながら、この通信ネットワークの重大な局面、すなわち、爆風により引き起こされる難聴は見過ごされていた。一般に、爆発により外傷を受けた前線の部隊のうち、６４％が難聴を煩っており、これは、戦場内における即時有効部隊が、瞬間的に減少することを現わしており、ネットワーク全体の最も重要な要素、すなわち、先発の隊の兵士に影響を及ぼす。

５００年にわたって、国同士で、戦争を遂行するのに、炸薬を使用してきた。前線の医療資産、すなわち、外科技術の発達、及び、衝撃／外科的外傷チームの作成により、爆発衝撃からの致死半径は、著しく減少した。個々に、保護具、及び、防護服を使用することにより、爆弾の着弾内において、手足の切断、及び、二次的な手足の損傷を抑制でき、これにより、戦場における有効戦力の持続期間を長くすることが可能となった。我々が、「耳科的無能力地帯」と呼んでいる所（着弾領域から１００メートル遠方に広がっている地帯）において引き起こされる聴覚傷害は、戦場における疾病率及び戦術的な無能力化についての未着手の問題のままとなっている。

目標物への局所的な近傍において、爆薬は、高圧の衝撃波を与えることができ、ある一定の物理的圧力により、鼓膜を破裂させ、中耳小骨をずらすだけでなく、人間間の情報伝達において、最も利用されている、特定の周波数範囲における内耳の知覚細胞を破壊する。この急性の難聴は、戦場における爆発の近傍により発された音波強度中の鋭い衝撃の立ち上がりに起因するものである。この傷害は、突然のものであり、不可逆なものである。爆発の直後、耳科的無能力地帯内の兵士達は、命令に反応することができないという点を除いては、外的兆候を示さないということが、しばしば起こる。この傷害を受けたチームのメンバーが命令に反応することができない時、戦場における有効戦力資産の管理は、二次的な傷害を起こす。この部隊が連帯して行動できないことにより、目的使命が妨げられる。また、有効な戦力が、この障害を受けた状況に適応するのに、貴重な時間が消費されてしまう。

陸軍軍医総監局によると、爆風による傷害を被った兵士達の難聴は、６４％に上っており、これは、戦場における傷害の最大の範疇をなしており、最近の対テロ戦争における有効戦力の著しい減少の原因となっている。戦闘における難聴傷害は、２００４年において２０世紀において記録が保存されて以来（この間、たとえば、第二次世界大戦、朝鮮戦争、ベトナム紛争、レバノンにおける海兵隊の配置、及び、イラクの自由作戦、不朽の自由作戦を含む）、最も高い増加率を示した。

２００５年における聴覚保護具の効能に関する調査によれば、運用条件において、全てのテストされたデバイスは、Ｃ特性ピークレベルを１３０ｄB未満に減衰し、これは、イラクの自由作戦で体験した音のピークよりもかなり低いものである。実際には、これらのデバイスは、１０〜３０ｄBしか騒音を減衰しなかった。

爆発に近いかどうかということは、その大きさよりも、より重要である。TNT火薬、１ｋｇ〜２０ｋｇの範囲の、従来型爆弾の爆風に関する研究は、爆薬の大きさよりも、爆発の近さの方が、より重要であるということを確かめた。６メートルよりも遠方では、被害者は、おそらく致命傷を負わない。軍宿舎でのスカッドミサイルの爆発により、１７２名が耳に傷害を受けた。８６名の入院患者のうち、７６％は、鼓膜に穿孔を起こしていた。爆発の距離が測定され、波形を推定する数学的モデルを構築するのに使われた。１８５ｄB（１５PSI）においては、５０％の兵士が鼓膜に穿孔を起こすと予想される。

鼓膜穿孔のような中耳損傷は、蝸牛損傷の兆候となっている。一つ重要な点を考える必要がある。鼓膜は、外科的に修復可能である。しかし、内耳損傷を医療的及び外科的に修復する手立ては無い。

軍事用途と同様、聴覚器官の保護は、業務上、及び産業上の環境において、重要なものである。工業部門における衝撃ノイズは、軍事部門における爆風超過圧に類似した問題を招いている。米国労働省によると、１万人の労働者のうち、２８．４人が、難聴として記録されている（２００４年度、米国労働省）。１０００万人が恒久的な難聴を煩っており、３０万人が、日常的に危険なレベルのノイズにさらされている（国立労働安全衛生研究所）。

電気イヤーマフのような産業用デバイスは、聴覚障害を持つ人たちが、警報ベルを聞くことができるよう、外部ノイズを増幅する。問題は、これらのデバイスが、ノイズと指示を行うための情報伝達について、この２つを区別することなく、同じ強度で伝達してしまうことである。これらのデバイスは、設定されたｄB範囲（多くの場合、８５ｄB超に設定される）を超えては、ノイズを電気的に伝達しないが、中耳や内耳まで進む有害な音エネルギーを遮ることはできない。

デシベルは、音圧のレベルである。ささやきは、２０〜３０ｄBである。普通のスピーチは、約５０〜６０ｄBである。３０メートルの所にあるジェットエンジンは、１５０ｄBである。騒音が激しい工場は、９０ｄBである。２メートルのところにある空気圧ハンマーは、１００ｄBである。クラカトアでの爆発は、１００マイル遠方において、１８０ｄBである。発射されているライフルは、１４０ｄBである。米国労働安全衛生局は、標準的な週４０時間の労働を超えて、８５ｄBよりも騒音が大きい場合、難聴の恐れがあると規程している。世界の他の部門においては、この規程は、より厳しいものとなっている。

イスラエル医学協会は、以下のことを報告している。市営バスへの自殺テロ攻撃を生き延びた人達、３４人のうち、３３人が、聴覚傷害を被っているものの、爆風に近いにも関わらず、全員、電気眼振検査は正常であり、前庭機能は、影響を受けずに残っていた。すなわち、より脆弱な聴覚器官は、等しく損傷を受けたが、半規管の骨質の入れ子構造は、爆風による超過圧力からこれらを保護した。

過去において、耳栓や耳保護具を提供する、種々の試みがなされている。このような過去の試みとして、米国特許４，８０７，６１２、タイトル名「受動耳保護具」、米国特許４，８５２，６８３、タイトル名「可聴性を向上させた耳栓」、米国特許５，１１３，９６７、タイトル名「可聴耳栓」、米国特許６，０７０，６９３、タイトル名「大きなノイズを防ぐ耳保護具」、米国特許６，１４８，８２１、タイトル名「選択的非線形減衰耳栓」などがある。これらの過去の試みにより、大きな騒音に対して、いくらかの減衰と保護が得られるかもしれないが、これらの試みは、本発明が提供するような保護機能、すなわち、実質的に制限が無く、また、通常の聴覚に悪影響を与えることなく、保護機能を提供することはできない。
米国特許４，８０７，６１２ 米国特許４，８５２，６８３ 米国特許５，１１３，９６７ 米国特許６，０７０，６９３ 米国特許６，１４８，８２１

本発明は、微小デバイス及び部品を使用した高度な技術を使用した耳部保護により、難聴障害の発生を防ぐものであり、軍事、または産業的な任務を行う前に、個々の外耳道に挿入する、または、外耳を被覆するように着用するものである。この解決法は、聴覚生理学の理解、直接入手した、戦闘中に負傷した兵士の医学的評価、及び最新のナノ技術の原理及び設計の工学的応用を介して、聴覚器官の潜在的な危険を有する解剖学的特徴を理解するための、多くの専門分野からなる、問題に基づいた学習的なアプローチを基礎としているものである。本発明によるデバイスは、単に選択された音をフィルター及び増幅を行う補聴器との類似点は有していない。その代わりに、本発明によるデバイスは、高エネルギーの音響波を遮断し、かつ／または、音響エネルギーを外耳道からずらすように反射させ、かつ、通常の聞き取り及び周囲の環境音のため、低い強度の音波に対しては、それを通過させるものである。

好ましい実施例において、本発明は、難聴防止用装置である。この装置は、第一端、及び第二端を有する柔らかくて形状迎合的な材料と、これを貫いて延びるチャンネルまたは、音伝達ポリマーチューブから形成された本体と、
上記本体の、上記両端のうち一方に隣接する音響不活性材料であり、上記音響不活性材料は、内部に穴部を有し、この穴部は、上記本体を貫いて延びているチャンネルに整列されているものであるところの音響不活性材料と、
上記音響不活性材料の開口を被覆または封止する要素、フィルム、ディスク、またはその他の構造物から構成される。このフィルムまたはディスクは、高い強度のポリマー材料で形成されてよく、また、１マイクロメートル以上の厚さであって良い。本体を貫いて延びるチャンネルは一つに限らず、複数のチャンネルが本体を貫いて伸びていても良く、また、複数の対応する穴部が音響不活性材料に供されていても良い。各穴部またはチャンネルは１ミリメートル以下の直径でも良い。上記フィルム、ディスク、または、他の構造物は、音響不活性材の複数の穴部を被覆、または封止している。上記本体は、円筒状に形成されても良く、また、人間の外耳にぴったりと成形されている他の形状に形成しても良い。

別の開示された実施例において、本発明による難聴防止のための装置は
電源と、エネルギー活性化センサーと、音を受信するための入力デバイスと、鼓膜へ信号を伝達するための出力デバイスと、実質的に、入力デバイスと出力デバイスの間にある真空チューブ室と、少なくとも、上記入力デバイス、真空チューブ室、及び出力デバイスを包む膜、から構成される。上記入力デバイス、出力デバイス、真空チューブ室、及び、膜が、少なくとも、人間の外耳道内にフィットするアセンブリの一部を形成しても良い。上記エネルギー活性化センサーは、ハウジングと複数のダイオードで構成されても良い。あるいは、エネルギー活性化センサーは、柔軟な膜と、上記柔軟な膜に接続されている鏡面要素と、ＬＥＤと、第一ダイオード検出器アレイと、第二ダイオード検出器アレイと、スイッチを有し、上記ＬＥＤは、上記第一ダイオード検出器アレイに対して光を伝達するものである。平常動作時には、上記第一ダイオードアレイは、上記ＬＥＤから受光し、よって、上記スイッチを第一状態とする。音響衝撃波を受けている間は、上記鏡面要素は、上記ＬＥＤからの光が、上記第一ダイオードアレイから第二ダイオードアレイへと偏向するような位置へと位置をずらされ、よって、上記スイッチを第二状態へとする。

さらに別の本発明による実施例において、難聴防止のための装置は、
第一及び第二反射ディスクと、上記第一及び第二反射ディスクの間に置かれる弾性ナノ粒子バルーンにより構成されるアセンブリであり、上記バルーンは、ナノ粒子と低粘度流体で満たされた膜により構成されており、バルーンが圧縮された時、上記ナノ粒子は、ディスク状の構造を形成するものである、アセンブリと、
上記アセンブリを包む膜と、
エネルギー活性化センサーと、
上記アセンブリと上記センサーにエネルギーを供給するためのエネルギー源から構成される。

さらに別の本発明による好ましい実施例において、難聴防止のための装置は、
第一及び第二の端を有するハウジングであり、上記ハウジングの長さは、上記第一端及び第二端の間に伸びているところのハウジングと、
上記ハウジングの長さに実質的に平行であり、内部空洞である、複数の第一微小チューブと、
上記ハウジングの長さに実質的に平行である複数の第二微小チューブであり、上記複数の第二微小チューブの各々は、ディスクの積み重ねで充填されており、上記ディスクの各々は、本体と、少なくとも一つの音響隙間と、整列化パッドと、不整列化パッドからなるところの、複数の第二微小チューブと、
上記微小チューブ内の上記ディスクの積み重ねの中の上記隙間を整列させるための第二の複数の微小チューブの各々に巻いてある第一コイルと、
上記微小チューブ内の上記ディスクの積み重ねの中の上記隙間を不整列の状態にさせるための第二の複数の微小チューブの各々に巻いてある第二コイルから構成される。

さらに別の本発明による実施例において、難聴防止のための装置は、
ハウジングと、
電源と、
界磁コイルと、
エネルギー活性化スイッチと、
アンテナから構成される。
音響衝撃波が上記スイッチにて受信された場合、上記スイッチは、上記界磁コイルを活性化して電磁場を発生し、上記電磁場は、上記アンテナにより耳の蝸牛へと向けられ、上記音響衝撃波を受けている間、上記蝸牛上の外有毛細胞を実質的に麻痺させる。

好ましい実施例及び実装を例示することにより、本発明のその他の態様、特徴、及び利点が、以下の詳細な説明により、容易に見て取れる。本発明において、また、本発明の精神及び範囲から離れること無く、他の異なる実施例が可能であり、そのいくつかの詳細は、種々の明白な点において改変可能である。従って、図面及び説明は、本来、例示としてとらえるべきであり、限定的にとらえるべきでは無い。本発明のその他の目的、及び利点は、一部は、以下の説明により開示され、また、一部は、この説明より明らかになり、または、本発明の実行により気づくであろう。

外耳道は、聴覚器官への入り口のうち、損傷を与えるような音波に対して最も脆弱な点である。人間の身体においては、骨が保護的な性質を持つということは明らかである。骨の中に完全に包まれている、ただ一つの器官は、前庭系であり、これは、身体の平衡／位置受容器官を含むことが知られている。この半規管は、聴覚器官から、たった数ミリメートルしか離れておらず、また、蝸牛平衡の喪失の場合と類似しているが、脆弱な感覚細胞を有している。しかし、爆発の後、知覚の後遺症が起こるということはほとんど無い。

この平衡／位置器官（半規管系）は、３つの重要な点において、聴覚器官と類似している。（１）両方とも骨で覆われている。（２）平衡器官、及び、聴覚器官は、お互い、数ミリメートル内に位置している。（３）両方とも、神経伝達に必要な、脆弱な知覚細胞を有している。

（第１実施形態）
本発明における難聴防止装置の第１の好ましい実施形態を、図１（ａ）、図１（ｂ）を参照して説明する。この実施形態は、また、音響絶縁アセンブリと呼ぶことも可能である。図１（ａ）〜図１（ｂ）において、外耳道内に置かれた音響絶縁アセンブリの斜視図、及び側面図を示す。本体１１０は、好ましくは、柔らかくて形状迎合的な材料により形成されており、複数のチャンネル１３０が本体を通過して伸びるように形成されている。チャンネルは、例えば、音を伝達させるポリマーチューブでも良い。本体１１０は、好ましくは、外耳道にフィットするように形成される。本体１１０の形状は、たとえば、円筒状でも良い。別な部品層１２０を形成する音響不活性材料が、本体１１０の端に、接続、固着、または接着される。複数のチャンネル１３０は、音響不活性材料１２０を通過して伸びている。フィルム、またはディスクのように見える部品１４０は、たとえば、高い強度を持つマイラーのようなポリマーで形成されており、これは、音響不活性材料１２０の端を覆うように設置、または固着し、よって、チャンネル１３０の開口１３２を被覆、または、封止する。このフィルム、またはディスク１４０は、平坦でもよく、また、形に合わせて形成しても良く、かつ、約１０マイクロメートルまでの範囲の厚さを有しても良い。この実施中のフィルム、またはディスク１４０は、直接、音響不活性材料１２０の端に密着されているのが望ましい。また、フィルム、または、ディスク１４０はチャンネルの開口１３２を封止しているのが望ましい。あるいは、この部品、フィルムまたはディスク１４０は、一方の側において接着されて高い強度の音エネルギーに反応して閉じるフラップを形成するようにしても良い。このような代替の実施形態においては、閉動作は、受動的であり、音エネルギーの物理的力により動作する。すなわち、音エネルギーは、フラップを押して閉め、部品１２０に対して閉じ、あるいは、封止するように作用する。

衝撃波遮断フィルム、またはディスク１４０は、同時に２つの基準を満たす必要がある。このフィルムまたはディスク１４０は、周囲の音の伝達を妨害することが無いように、十分薄く作成する必要がある。また、このフィルムまたはディスク１４０は、１気圧あるいは２気圧の超過圧力を受けた場合でも破れないように、十分強く形成する必要がある。モデリングを行った結果、市場で購入できる、高い強度を持つポリマーの一つから形成した、数ミクロン厚さのフィルムが、これら２つの要求に合致することが分かった。具体的には、１０ミクロンフィルムの質量／面積は十分低い値を示し、普通の音伝達に対しては、ほんの少しの影響しか与えない。半径を調節すれば、このフィルム、またはディスク１４０は、２気圧（またはそれを超える大気圧）の超過圧力に耐えることができる。このフィルム（と耳栓封止）により提供された保護の主要なメカニズムは、外耳道を通過する著しい空気流を止めることであり、よって、鼓膜における圧力を、外部の超過圧力の数分の一の小ささのレベルに保ち、よって、その結果として生ずる、中耳の小骨を介し蝸牛の前庭窓へと伝達される破壊的な力を最小限にする。この機能を理解する鍵は、耳内での圧力（これは、一気圧の超過圧力に対応する）を２倍にするには、内耳の空気の質量を、約２倍にする必要がある、ということである。よって、もし、栓またはフィルムシステムにおいて、きわめて少ない量である音伝達に関連する空気の流れを妨げること無く、外耳道を介して圧力が突然に上昇するという、階段状の関数に起因する空気の質量の流れを遮断することができれば、この栓またはフィルムシステムは著しい超過圧力から、内耳を効果的に保護することができる。

音チャンネルを被覆するためのフィルム厚さ及びフィルム特性の選定に関する結果を３つ示す。一つ目は、フィルムの密度ρ_ｍと厚さｔの効果の一次元解析であり、このフィルムを介した音波の透過に関するものである。この評価において、フィルムは、支持されていないとしており（支持する場合の効果は、後続のパラグラフを参照のこと）、振動自由となっていて、この質量のみが、波の透過を妨げる。周波数ω、圧力強度ｐ_Iである、空気中の入力音波が、このフィルムによってブロックされる場合を考えてみよう。ここで、ｐ_Tをフィルムを介して、フィルムの他の側の空気中へと伝達する波の圧力強度であるとしよう。古典的な解析によると、入射強度に対する透過圧力強度の関係は、以下のように与えられる。

ここで、ρ_ａｉｒ及びＣ_ａｉｒは、空気の密度及び、空気中の音速である。厚さｔが１〜１０μｍのポリマーフィルム（ρ_ｍ 〜１０^３ｋｇ／ｍ^３）に関して、周波数ωが１０^４ｓ^−１の程度より下の場合は、透過波は膜によっては実質的に変動しない。

上の評価は、フィルムは、耳栓を貫通しているチャンネルのエッジに固く接着されるであろう、ということを無視している。ここで、フィルムは、半径Ｒを有する円盤固定板であるとし、これは、チャンネルの半径に対応しているとしよう。この板の最低振動周波数は、以下の式で現される。

ここで、Ｅ_ｍ及びνは、フィルムのヤング率とポアソン比である。半径が１であり、厚さｔが、１０μｍのオーダーの厚さのポリマーフィルムについて、最低振動周波数は、１０^４ｓ^−１のオーダーである。もし、Ｒ＝２ｍｍであれば、最低周波数は、１／４の減少を示す。上記に概説した、この２つの結果は、このフィルムが、１０^３ｓ^−１未満の周波数の音波に対して、準静的に反応する、ということを示す。

この設計に関して、最も強い制約は、フィルムは、チャンネル内における音波の振幅を制限してはいけない、ということである。音波における空気粒子の移動振幅δは、圧力ｐ_Ｉの振幅に関係しており、これは、以下の式で表される。

圧力ｐ_Ｉを受けると、固定円形フィルムは、歪みδ_{ｍｅｍｂｒａｎｅ}を受け、これは、以下の式で表される（上記の準静的な見積もりに基づくものである）。

内耳への音波の伝達の減少を避けるため、フィルムの歪みは、空気粒子の動きの振幅δより著しく小さくなるべきではない。半径１ｍｍ、厚さ１０μｍ超のフィルムは、この要求を満たすことができないが、厚さが１μｍのフィルムは、この要求を容易に満たすことができる。現在では、厚さ２μｍのフィルムが最適であると考えられているが、厚さ約６μｍのフィルムは、実質的に、普通の聴覚を減じることなく、爆風の超過圧力からの十分な保護を提供する、という要求を満たす。音伝達をフィルム厚さの関数とした実験を行えば、フィルムに起因して、著しく聴覚の性能が落ちる。

厚さが〜１−１０μｍのオーダーで、半径が１ｍｍまでの円形ポリマーフィルムは、Δｐ、またはそれ以上の大気圧における超過圧力を遮断することができるであろうか？２つの最も起こりそうな故障モードに基づいて行われた２つの評価によれば、フィルムの材料をうまく選択すれば、このフィルムは、超過圧力に耐えることができるということが示された。まず、フィルムの周辺において、剪断する場合を考えよう。基本的な平衡において、フィルムの剪断強度τ_ｍは以下の式を満足する必要がある。

薄膜を形成するポリマー材料において、この剪断強度が十分なもの（〜５０ＭPａ）の材料は存在し、よって、１μｍしかない膜においても、１気圧の超過圧力（０．１ＭＰａ）に耐えることができる。次に、フィルム周辺における引張強度を考える。この場合、フィルムの引張強度をσ_ｍとすれば、次の式を満足する必要がある。

ここで、αは、周辺におけるフィルムの偏角である。適度な延性があるとして、フィルムは、フィルムは、α〜３０°のオーダーの偏角に耐えることができるようにすべきである。この故障モードに関しても、同様に、フィルムの材料を選択することにより、１μｍ以上のオーダーの厚みに対して、数気圧の超過圧力に耐えることができる。

圧力パルスの伝達に対する粘性効果について： 音伝達が最も簡単な場合、注目形状において、波方程式を解くことができる。例えば、振幅が小さい場合、任意の信号は、フーリエ級数により表され、各フーリエモード（周波数ω）は、波（音）速度ｃで伝達する。伝達信号の波長は、λ＝ｃ／ωで現される。

気体における粘性効果は、波の伝達を弱める。この粘性の効果は、剛体の境界の付近において、常に存在する。なぜなら、静止した剛体壁における滑りの無い境界条件において、表面に接する流体速度が０であるという、条件が要求されるからである。この粘性による減衰は、限定された音減衰を行う場合（ノイズ、または、音声指示）、もちろん望ましくないものである。

粘性効果を推定するため、任意の振動性流体フローにおいて（小さな振幅音信号は、振動性流体の動きに対応する）、剛体の表面付近において、一般に粘性効果が閉じ込められる狭い領域、すなわち、境界領域が存在するということに留意することが必要である。この層の厚さδは、約（ν／ω）^１/２である。ここで、νは、流体の動粘性率である。この結果、幅Ｗの狭いくびれを通過する音の伝達について、δ＝（ν／ω）^１/２＜Ｗを満たせば、粘性効果が無視できることが期待できる。室温と室圧での空気に関して、ν＝１０^−５ｍ^２／ｓｅｃである。典型的な音周波数１０００Ｈｚについて、境界層の厚さは、約１００マイクロメートルであり、これは、ほぼ、人間の髪の毛の厚さである。

（第２実施形態）
本発明における難聴防止装置の第２の好ましい実施形態を、図２（ａ）、図２（ｂ）を参照して説明する。この実施形態は、同様に、音響絶縁アセンブリと呼ぶことも可能である。図２（ａ）〜図２（ｂ）において、外耳道内に置かれた音響絶縁アセンブリの斜視図、及び側面図を示す。本体２１０は、好ましくは、柔らかくて形状迎合的な材料により形成されており、単一のチャンネル２３０が本体を通過して伸びるように形成されている。本体２１０は、好ましくは、外耳道にフィットするように形成される。本体２１０の形状は、たとえば、円筒状でも良い。音響不活性材料２２０が、本体２１０の端に、接続、固着、または接着される。チャンネル２３０は、音響不活性材料２２０を通過して伸びている。フィルム、またはディスク２４０は、例えば、高い強度を持つポリマーで形成されており、これは、音響不活性材料２２０の端を覆うように設置、または固着し、よって、チャンネル２３０の開口２３２を被覆、または、封止する。このフィルム、またはディスク２４０は、平坦でもよく、また、形に合わせて形成しても良く、かつ、数マイクロメートルから数十マイクロメートルの範囲の厚さを有しても良い。このフィルム、またはディスク２４０は、直接、音響不活性材料２２０の端に密着されているのが望ましい。

本発明にかかるデバイスは、高強度フィルム１４０、２４０が外部開口１３２、２３２を被覆している音伝達チューブ１３０、２３０を利用することにより、衝撃波エネルギーを選択的に遮断、若しくは、外耳道と垂直の方向に反射する。チューブ１３０、２３０は、高密度の音響不活性材料１２０、２２０で囲まれており、外耳道内に挿入される。フィルム１４０、２４０は、高エネルギー音響波を反射するが、標準的な聞き取り用の低い強度の音波、及び周囲の音に対しては、透過性を有する。

厚さ、数ミクロンのオーダーの高強度のポリマーフィルム１４０、２４０は、高エネルギー音響波を反射することができ、このポリマーフィルム１４０、２４０により、一つ以上の小半径穴１３０、２３０を被覆しているが、この小半径穴は、前線における情報伝達に必要な、人体に無害な音を通過させるように設計されている。このアセンブリは、形状迎合的な医療グレードのシリコン１５０、２５０で完全に包まれ、外耳道内、または、軟骨質／骨質境界の近くまで挿入される。

実施中、衝撃波遮断フィルム１４０、２４０は、同時に２つの基準を満たす必要がある。このフィルムまたはディスク１４０は、音の伝達を妨害することが無いように、十分薄く作成する必要がある。また、このフィルムまたはディスク１４０は、１気圧あるいは２気圧の超過圧力を受けた場合でも破れないように、十分強く形成する必要がある。モデリングを行った結果、市場で購入できる、高い強度を持つポリマーの一つから形成した、数ミクロン厚さのフィルムが、これら２つの要求に合致することが分かった。具体的には、１０ミクロンフィルムの質量／面積は十分低い値を示し、音伝達に対しては、ほんの少しの影響しか与えない。半径を調節すれば、このフィルムは、２気圧（またはそれを超える大気圧）の超過圧力に耐えることができる。このフィルム（と耳栓封止）により提供された保護の主要なメカニズムは、外耳道を通過する著しい空気流を止めることであり、よって、鼓膜における圧力を、外部の超過圧力の数分の一の小ささのレベルに保ち、よって、この結果として生ずる、中耳の小骨を介し蝸牛の前庭窓へと伝達される破壊的な力を最小限にする。この効果を理解するためには、２気圧の超過圧力にするには、外耳道内の空気の質量を、瞬間的に約２倍にする必要があることを理解する必要がある。よって、もし、栓または薄膜システムにおいて、（きわめて少ない量である音伝達に関連する空気の流れを妨げること無く）外耳道を介して圧力が突然に上昇するという、階段状の関数に起因する空気の質量の流れを遮断することができれば、この栓または薄膜システムは著しい超過圧力から、内耳を効果的に保護することができる。

上で説明した本発明実施形態のうちのいくつかは、軍事用途の前提において説明されたが、全ての実施形態は、軍事用途以外の様々な環境や用途に応用できる、と理解すべきである。

（第３実施形態）
本発明の第３の実施形態においては、「真空介在」と記述できる概念が採用されている。一般的に言うと、本実施形態は、外耳道内に置かれる真空室の端に装着されている微小回路を含んでいるシリコンゴム皮膜／封止空洞から成る聴覚保護技術を使用している。

図３に示すように、本発明における第３の実施形態は、電源３１０、エネルギー活性化センサー、または、スイッチ３２０、その内部に入力デバイス、または、受信器３４０を有するシリコン膜３３０、真空チューブ室３５０、及び、出力デバイス、または、送信器３６０を有する。エネルギー活性化センサー、または、スイッチは、種々の構造、または構成をとることができるが、このうちの２つについて、図１５、及び、図１６（ａ）、図１６（ｂ）を参照して説明する。エネルギー活性化センサーは、例えば、３０マイクロ秒未満の応答時間間隔を有する。他の応答時間も、種々の環境において、適当、かつ有効に採用できる。本発明は、特定の応答時間の特定のセンサー、あるいは、スイッチに限定されない。

入力デバイス３４０は、このデバイスを介して、信号を伝導、あるいは伝達するための回路、あるいは他の手段（図示しない）を有する。信号は、任意の方法で、このデバイスを伝導、あるいは通過しても良く、例えば、真空を介して光通信を行っても良く、また、電気的な配線により、あるいは、ＲＦエネルギー配線により実現できる。出力デバイス３６０は、入力デバイスから信号を受信し、音に変換し、鼓膜へと出力する。

このデバイスは、特定の範囲の音を伝達するように設計されている。例えば、言葉や間近の周辺での音の範囲の周波数（５００から４，０００Ｈｚ）を、有線、電磁的、あるいは、レーザー伝達による光エネルギーにより、真空室を介して、鼓膜に隣接する受信器へと送信しても良い。もし、電磁的な放送が利用できるのであれば、送信器３５０の有効送信範囲は、１０ｃｍ未満であり、これにより、一方の側において、システム停止が起こった場合、反対側において、冗長な聞き取りを可能としている。エネルギー活性化センサー、またはスイッチ３２０は、入力音波の爆風に対応し、デバイスの音伝達部をオフにする。聴覚傷害を限定するためには、スイッチの反応時間は、１ミリ秒未満であるが、約３０マイクロ秒が達成されている。リセット時間間隔は、３０マイクロ秒未満である。通信傍受を防ぐために、送信器３５０と受信器３３０は、対で使用しても良く、例えば、素数暗号を使用しても良い。本発明は、暗号信号に限定されない。また、本発明は、特定の暗号信号の型には限定されない。

本実施形態は、その用途が軍事目的か、産業用か、あるいはその他の用途か、の種々の状況に対して、デバイス、または、センサーの感度を変更することにより、違った設定を持たせても良い。例えば、軍事用設定において、３つのデシベル許容設定が使用できる。すなわち、（１）寝室 （２）レクレーション地帯 （３）周囲の雑音が満ちている駐屯地の食堂である。本発明において、少数の、あるいは、多数の許容設定を提供して良い。操作設定は、戦闘モード、輸送モード（トラック、ハンビー、ヘリコプター）、及び、静粛（偵察）モードを特徴づける。好ましい実施形態へのもう一つのアプローチは、微細加工量子カスケードレーザーを使用して、真空を介して、光通信により、「音」を伝達する方法である。

図３において、デバイスは、鼓膜３７２と外耳道の開口３７４の間の外耳道内に挿入できるように構成されている。このようなデバイスは、シリコン膜３３０が、典型的な形の外耳道にピッタリとフィットするように設計されていることが好ましい。他の構成においては、この第３の実施形態におけるデバイスは、イヤーマフのように、耳３８０全体を覆うように構成されてもよい。本発明の第３の実施形態におけるその他の多数の構成、例えば、ヘッドバンド、ヘルメット、帽子、頭部用、または身体用コンテナ等の一部として、構成可能であり、これは、この技術分野の普通の当業者には、明らかなことである。

（第４実施形態）
第４の好ましい実施形態を、図５〜８を参照して説明する。前提として、外耳道閉塞をおこしていて、かつ、内耳が無傷である幼児は、９０ｄＢの難聴であることが知られている。この知識を利用して、本発明の第４の実施形態は、改良したポリマーゲル化学とナノスケール構造の物理的性質の利点を利用して、閉鎖性の耳を真似た、外耳道内の「即席骨」を形成することにより、入ってくる圧力から聴覚器官を保護する。

外耳道は、聴覚器官への入り口のうち、損傷を与えるような音波に対して最も脆弱な点である。人間の身体においては、骨が保護的な性質を持つということは明らかである。骨の中に完全に包まれている、ただ一つの器官は、前庭系であり、これは、身体の平衡／位置受容器官を含むことが知られている。この半規管は、聴覚器官から、たった数ミリメートルしか離れておらず、また、蝸牛平衡の喪失の場合と類似しているが、脆弱な感覚細胞を有している。しかし、爆発の後、知覚の後遺症が起こるということはほとんど無い。

この平衡／位置器官（半規管系）は、３つの重要点において、聴覚器官と類似している。（１）両方とも骨で覆われている。（２）平衡器官、及び、聴覚器官は、お互い、数ミリメートル内に位置している。（３）両方とも、神経伝達に必要な、脆弱な知覚細胞を有している。

図５（ａ）、５（ｂ）において、音響絶縁アセンブリが外耳道内に設置されている様子を、斜視図、及び、断面図で示す。複数の音伝達ポリマーチューブ５１０は、ゲル、または、流体充填スペーサー５１５を貫いて走っており、このスペーサー５１５は、対をなす、両側凹面ディスク５３０及び５４０により、区切られており、この両側凹面ディスク５３０及び５４０は、高いバネ定数を有するゲルにより、空間が埋められている。ゲルスペーサー５１５は、外部表面に周辺溝を有してもよく、これにより、音響遮断アセンブリの形状に対して、充填能力とある程度の保存能力を与え、これにより、膨張、または、活性化がおこると、耳にぴったりとフィットすることができる。小ディスク５２０は、スペーサー中のゲルよりも高い密度のナノ粒子７１０と弾性マイクロバルーン７２０を含む。ディスク５３０及び５４０は、激しい音を反射する材料により形成することが好ましい。このディスクは、例えば、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、巻き貝の蓋に似た形に形成してもよく、また、平面な板に形成してもよく、両側とも凹面にしてもよく、凸面／凹面形状にしてもよく、両側とも凸面にしてもよい。この音響絶縁アセンブリは、シリコン膜５５０により皮膜される。

この第４の実施形態における音響絶縁アセンブリは、突然の音圧の変化に即座に対応し、外耳道内において、骨に似た堅さの素材に形成される。これにより、言葉による指示や、間近の操作環境の範囲でみられるような、５００〜１０，０００Ｈｚのエネルギー範囲において、音伝導チャンネル２１２を閉鎖する。全ての音は、ゲル／ナノ粒子基盤を介して、外耳領域から鼓膜へと伝達される。ゲル５２０は、聴覚器官を損傷すると知られているレベルのエネルギーの伝達を減衰するように設計されている。図５に示すように、入ってくる圧力波は、外側ディスク５３０に衝撃を与え、このディスクを外耳に向かって内側にずらす。図５に示すように、両側凹面ディスク５３０、５４０の対は、音エネルギーにより圧縮され、ゲル空間５２０内の流体をシリコン膜５５２中へと絞り出す。残りの衝撃エネルギーは、下方のゴム状ゲル空間５２０を介して、次段の両側凹面ディスク対５３０、５４０へと進み、音の全ての複合パワーレベルが減衰されるまで、各々、順に、ゲル／ナノ粒子構造を形成するように圧縮される。外部シリコンゴム膜５５０は、内部の円筒状デバイスから移動した流体及びナノ粒子のリザーブ容器として機能する。ゲル５２０のバネ定数は、３０マイクロ秒未満で、反発して元に戻る。図７（ａ）、図７（ｂ）、及び図７（ｄ）に示すように、ゲル空間５２０が圧縮されている時、ナノ粒子は、圧縮され、骨のような構造を形成する。このようにして、ゲルはエネルギーを吸収し、圧縮されたナノ粒子は、音を外耳道の長軸方向と鉛直な角度へと伝導する。第４の実施形態は、受動的部材にて構成するのが好ましいので、エネルギー活性化センサーまたはスイッチは必要であるが、そのようなセンサーまたはスイッチを使用、または、必要とする変形例もまた、本発明の範囲の中にあるということは、本技術の当業者には明らかである。

図７（ａ）、図７（ｂ）、及び図７（ｄ）に示すように、ゲル空間５２０が圧縮されている時、ナノ粒子は、圧縮され、骨のような構造を形成する。このようにして、ゲルはエネルギーを吸収し、圧縮されたナノ粒子は、音を外耳道の長軸方向と鉛直な角度へと伝導する。第４の実施形態は、受動的部材にて構成するのが好ましいので、エネルギー活性化センサーまたはスイッチは必要であるが、そのようなセンサーまたはスイッチを使用、または、必要とする変形例もまた、本発明の範囲の中にあるということは、本技術の当業者には明らかである。

図５〜６に示された第４の実施形態は、外耳道の内部に設置するものであったが、この技術の当業者であれば、第４の実施形態を、図８に示すようなイヤーマフ型のものに組み入れるなど、多数の代替物が存在することが分かるであろう。

（第５実施形態）
本発明の第５の実施形態を図９〜１２を参照して説明する。本発明の第５の好ましい実施形態は、電磁気的に再設定可能な双極子モーメントを有し、音響波偏光板表面、あるいはナノ単位の打ち抜き穴を形成するナノ粒子を用いて、選択的に音響波を反射する。

図９に示すように、円筒形状容器９１０は、長軸方向に走るポリマーマイクロチューブ９２０、９３０を有しており、この円筒形状容器９１０は、人の外耳道３７０内の、鼓膜３７２から開口３７４までの間に、ピッタリとフィットしている。このマイクロチューブ９２０、９３０は、例えば、直径が、１０〜１００ミクロンのオーダーである。このマイクロチューブは、小さな鉄製のリングまたは突起が円周に沿って形成されている柔軟で形状迎合型のポリマーで構成されても良い。このマイクロチューブ９２０は、空洞であり、周囲の音を伝達することができる。一方、マイクロチューブ９３０は、図１０〜１１に示すように、ディスク９５０が積み重なったものが充填されている。音エネルギーがアセンブリを変形すると、充填されていないチューブは、つぶれて閉状態となる、または、デバイスの感度と操作モードによっては、開状態のままとなる。マイクロチューブ９３０の各々は、整列化界磁コイル９２２、及び、不整列化界磁コイル９２４で巻かれている。あるいは、マイクロチューブ９３０は、埋め込みの、一連の導電性リング、または、導電性トラックを有しても良い。好ましくは、ディスク９５０は、骨に似た密度と音反射、かつ／または、音吸収特性を備えた材料から作成される。

各ディスク９５０は、心棒穴９５４と複数の音響開口９５６を、その内部に有する本体９５２を有しており、例えば、マイクロリソグラフィーにて構成する。短い、微細加工した柱、または、ワイヤーが、心棒穴を介して、積み重ねたディスクの中に伸びている。各ディスクは、さらに、磁気整列化パッド９５８と磁気不整列化パッド９６０を有する。高い弾性を有するゲルにより形成されている管間基質９７０は、このマイクロチューブアレイを包み込む。本発明の先行する実施形態と同様に、本実施形態は、耳の外面を覆うようなもののような他の形状にも適用しても良い。

図１１は、ナノディスクを示すが、ロッド、矩形、台形、不定形のディスク等、他のタイプのナノ粒子を使用しても良い。例えば、ナノチューブは、図１２のような音減衰ナノディスクを充填しても良い。この、図１２に示すナノディスクは、音減衰材料９７２で作成するか、あるいは被覆され、かつ、複数のナノオーダーの打ち抜き穴９７４を有しており、このナノオーダー打ち抜き穴９７４は、例えば、１０ｎｍの穴である。あるいは、または、これに加えて、図１２のナノディスクは、表面が隆起したナノバンプを有しても良い。多くの代替案が可能であるが、これは、この技術の普通の当業者であれば、明らかであろう。

追加的に、この実施形態の変形例は、保護ベストにより止められた弾丸のような発射物の飛行の終点を超えて進む高速音波から体の空洞部を保護するための保護的シールド、または、被膜を作成するのに使用しても良い。この層は、防弾チョッキの下にある、音響隙間であると考えられる。活性化は、磁界に起因するナノ粒子の再編成を行う、スイッチか局所的な衝撃の形で行われる。

圧力感受性／衝撃波活性化スイッチは、図１５〜１６に示すように動作し、以下に述べるように、ＥＭＦ発生コイル９８０をオン状態にし、これにより、ディスク９５０を整列化して音偏向面となり、音響エネルギーを外耳道の長軸に鉛直方向に向かわせる。音響衝撃波を受けている間、充填されているチューブは、長さ方向に対して鉛直にずらされていてもよく、よって、空のチューブを介した音伝達を切断するか、あるいは制限することができる。容器９１０は、その円周に３つのコイル９８０を有し、１テスラまでの電磁界を発生させることができる。このデバイスは、ＥＭＦの極性を逆転させ、ディスクのアライメントを外す。本実施形態では、回転ディスクを説明したが、以下のような、ナノ粒子における他の設計も可能である。例えば、割った丸太状のもの、円筒状のもの、台形状のもの、菱形状のもの、正方形状のもの、複雑な矩形状のもの、ディスク状のもの、楕円中のもの等が挙げられる。この好ましい実施形態の考えられる欠点としては、活性化されてない場合においても、いくらかの周囲音を遮断してしまうということである。

（第６実施形態）
本発明の第６の実施形態は、外有毛細胞が体外において、電気刺激可能であるという研究に基づいている。第６の好ましい実施形態において、蝸牛センサー細胞の電気刺激抑制が、内耳の蓋膜に沿って伝達される音エネルギーを減衰するのに使用されている。このデバイスは、外有毛細胞を過分極し、蓋膜上での音エネルギーの機械的変換を減衰させる。最終的な効果により、蝸牛の外有毛細胞を、音エネルギーの入力に対して、耐性を持たせる。

図１３〜１４に示すように、皮膚、または外耳３７６に貼り付けられた耳パッチ４００は、電源７１０、音圧感知スイッチ７２０、電磁場（ＥＭＦ）発生コイル７３０、光センサー７４０、及びアンテナ７５０を有する。図１３〜１４に示すように、このデバイスは、外耳に装着する耳パッチのようにしても良く、または、例えば、ヘルメットの内面から頭蓋骨の乳様突起部へと延びるような形状でも良い。別な設計としては、フィールドコイルアンテナを要し、これは、本発明の第３、第４、または第５の実施形態において、その正面に位置する外耳道に挿入されるが、これは、前庭器官及び平衡／位置受容器官を目標にするものでは無く、蝸牛を目標にするものである。

第６の実施形態において、圧力感知／衝撃波活性スイッチは、ＥＭＦ発生コイル７３０をオン状態にし、これにより、蝸牛内の外有毛感知細胞を過分極（麻痺）させる。これにより、音の活性化作用、または、音の変換作用を妨げる。有毛細胞のタンパク質、プレスチンは伸縮性を有することが知られていて、（Ａｎｄｅｒｓ Ｆｒｉｄｂｅｒｇｅｒ，２００４年）、これにより、受容器官の電位により、細胞長さと剛性を非常に早く交番させ、これにより、通常、聴覚を、ほとんど１０００倍まで増幅している。本デバイスは、爆風の衝撃波が去った時、ＥＭＦの送信を停止する。

この第６の実施形態において、このデバイスにより、過分極された外有毛細胞の活動電位が平常の休止状態に戻るまで、聴覚は妨害される。アンテナの整列化は重要である。このデバイスは、光信号の反射波などを使用して、ＥＭＦアンテナ７５０を中耳の槌骨の突起の下部に向けるようにしても良い。

図１５は、本発明の種々の実施形態に関連して使用しても良い光エネルギー活性化スイッチを示す。このスイッチは、ハウジング３２２、及び複数の小さな（約１００ミクロン）遠赤色〜赤外域の帯域を有する光検出ダイオード（３２４）を有する。これらのダイオード３２６は、並列、または直列に配線されている。ハウジング３２２は、上記の実施形態のうちいずれかにおいて動作するように、適当な形、形状、及び材料より形成されて良い。

また、図１６（ａ）、及び１６（ｂ）は、本発明の種々の実施形態に関連して使用できる音エネルギー活性化スイッチを示す。音エネルギーは、スイッチを活性化する。図１６（ａ）は、デバイス状態６７０がオンに対応する位置にあるスイッチを示す。図１６（ｂ）は、デバイスの状態がオフに対応する位置にあるスイッチを示す。鏡面コーン６２０が、膜６１０中に置かれている。２つのダイオード光検出器アレイ６４０、及び６５０は、お互いに垂直に配列されており、アレイ６４０は、ＬＥＤ６３０に整列化されており、もう一方のアレイ６５０は、ＬＥＤ６３０に垂直に整列化されている。このＬＥＤは、例えば、直径が約３００ミクロンでよい。アレイ６４０とアレイ６５０の出力は、スイッチ６６０に接続される。膜とコーンは、ダイオードアレイとＬＥＤに対して相対的に、以下のようになるように整列化される。すなわち、平常状態において、鏡面コーン６２０がアレイ６３０におけるＬＥＤからの光の受光を妨げず、かつ、ノイズ、または衝撃波が膜の位置をずらした場合、鏡面コーンは、ＬＥＤ６３０からの光をアレイ６４０に向け直すように、膜とコーンは、整列化され、よって、デバイスをオン状態からオフ状態へと切り替える。この衝撃波は無くなると、膜、及び、それに従って、コーンが元の位置に戻り、よって、ＬＥＤからの光を、再び、アレイ６３０が受光できるようになり、よって、デバイスはオフの状態に戻る。膜６１０の応力は、感度、及び異なる動作モードに対して調整可能であっても良い。種々の種類のスイッチが、スイッチ６６０に対して使用でき、また、種々のダイオードと鏡面コーンの構成は、この技術の当業者には明らかであろう。さらに、コーン以外の他の形状を使用して、光の向きを変えるようにしてもよく、また、ダイオードの他の構成を使用しても良い。

軍事関連において、本発明の実施形態のいくつかを説明したが、これら、実施形態の全ては、軍事以外の多くの環境、及び、設定に利用可能であることを理解すべきである。

前述の、本発明の好ましい実施形態の説明は、例証、及び、説明の目的のために挙げた物である。前述説明は、網羅的説明を意図したものでは無く、また、発明を開示した正確な構成に限定するように意図したものでも無く、上記の技術を踏まえて、変形例や変形が可能であり、また、本発明の実践より、変形例や変形を得ても良い。実施形態は、本発明の原理と、その実用的な応用を説明するために選ばれ、かつ、記述されたものであり、考えられる特定の使用法に適合するような種々の実施形態において、本技術の当業者が、本発明を使用することを可能にしている。本発明の範囲は、添付の請求項とその均等により定義されるよう意図したものである。上記の各文献の全ては、参照により組み込まれる。

本発明とその利点のより完全な理解のため、以下の説明と添付の図面が参照される。
本発明の好ましい実施形態による、難聴防止デバイスの斜視図である。 本発明の好ましい実施形態による、図１（ａ）の難聴防止デバイスの側面図である。 本発明の別の好ましい実施形態による、難聴防止デバイスの斜視図である。 本発明の好ましい実施形態による、図２（ａ）の難聴防止デバイスの側面図である。 本発明の第３の好ましい実施形態に従って構成された難聴防止デバイスの図である。 本発明の第３の好ましい実施形態の別の構成を示す図である。 本発明の第４の好ましい実施形態による、デバイスの斜視図である。 本発明の第４の好ましい実施形態による、デバイスの側面断面図である。 本発明の第４の実施形態の一部を形成する、ナノ粒子が充填された圧縮シリコン膜の構造を図示する上面図及び側面図である。 本発明の第４の実施形態の一部を形成する、ナノ粒子が充填された圧縮シリコン膜の構造を図示する上面図及び側面図である。 本発明の第４の実施形態の一部を形成する、ナノ粒子が充填され、音吸収体として機能することを意図された、ディスク状バッグから成る第二構造体を図示する上面図及び側面図である。 本発明の第４の実施形態の一部を形成する、ナノ粒子が充填され、音吸収体として機能することを意図された、ディスク状バッグから成る第二構造体を図示する上面図及び側面図である。 本発明の第４の好ましい実施形態におけるナノ粒子の動作を図示する図である。 本発明の第４の好ましい実施形態におけるナノ粒子の動作を図示する図である。 本発明の第４実施形態によるデバイスを人の耳に隣接して設置した、別の構成の図である。 本発明の第５実施形態の図である。 本発明の第５実施形態によるチューブの図である。 本発明の第５実施形態によるディスクの構造を示す図である。 本発明の第５実施形態による、磁化可能な金属のような被膜を有する、穴を形成されたナノ粒子の例である。 本発明の第６の好ましい実施形態によるデバイスの図である。 本発明の第６の好ましい実施形態によるデバイスの配置を示す図である。 本発明の好ましい実施形態による、光エネルギー活性化スイッチの図である。 本発明の好ましい実施形態による音ネルギー活性化スイッチの図である。 本発明の好ましい実施形態による音ネルギー活性化スイッチの図である。

Claims (18)

1. 第一端、及び第二端を有する本体であり、上記本体は、チャンネルを有する柔らかくて形状迎合的な材料で構成され、チャンネルは、この材料を貫いて延びるものであるところの、本体と、
   上記本体の上記両端のうち一方に隣接する音響不活性材料であり、上記音響不活性材料は、内部に穴部を有し、この穴部は、上記本体を貫いて延びているチャンネルに整列化されているものであるところの、音響不活性材料と、
   上記音響不活性材料の開口を被覆する部材であり、この部材は、約１０μｍ未満の厚さであり、実質的に平常の聴覚を減ずること無く、上記チャンネルを介した突然の空気の質量の流れを防止するものであるところの部材、
   から構成される難聴を防止するための装置。
2. 上記部材はマイラーで構成されている、請求項１に記載の難聴を防止するための装置。
3. 上記フィルムは高強度のポリマーで構成されている、請求項１に記載の難聴を防止するための装置。
4. 上記フィルムは、６μｍ以下の厚さである、請求項１に記載の難聴を防止するための装置。
5. 上記フィルムは、２μｍ以下の厚さである、請求項１に記載の難聴を防止するための装置。
6. 上記部材はディスクで構成されている、請求項１に記載の難聴を防止するための装置。
7. 上記ディスクは、高強度のポリマーで構成されている、請求項６に記載の難聴を防止するための装置。
8. 複数のチャンネルが、上記柔らかくて形状迎合的な材料を貫いて延びており、
   上記、音響不活性な材料は、複数の穴部を有し、この穴部は、上記、本体の複数のチャンネルに整列化されており、
   上記フィルムは、上記音響不活性部材中の複数の穴部を被覆するものである、
   請求項１に記載の難聴を防止するための装置。
9. 上記本体は、円筒状の形状である、請求項１に記載の難聴を防止するための装置。
10. 上記本体は、人間の外耳道にぴったりと成形されている、請求項１に記載の難聴を防止するための装置。
11. 上記装置は、電源と
    エネルギー活性化センサーと、
    音を受信するための入力デバイスと、
    鼓膜へ信号を伝達するための出力デバイスと、
    実質的に、上記入力デバイスと上記出力デバイスの間にある真空チューブ室と
    少なくとも、上記入力デバイス、真空チューブ室、及び出力デバイスを包む膜、
    から構成される、難聴を防止するための装置。
12. 少なくとも、上記入力デバイス、出力デバイス、真空チューブ室、及び、膜が、少なくとも、人間の外耳道内にフィットするアセンブリの一部を形成する、請求項１１に記載の難聴を防止するための装置。
13. 上記エネルギー活性化センサーは、ハウジングと複数のダイオードで構成されている、請求項１１に記載の難聴を防止するための装置。
14. 上記エネルギー活性化センサーは、柔軟な膜と、
    音響衝撃波の期間、第一方向に位置がずれるように、上記柔軟な膜に接続されている鏡面要素と、
    ＬＥＤと、
    第一ダイオード検出器アレイと、
    第二ダイオード検出器アレイと、
    スイッチから構成され、
    上記ＬＥＤは、上記第一ダイオード検出器アレイに対して光を伝達し、
    平常動作時には、上記第一ダイオードアレイは、上記ＬＥＤから受光し、よって、上記スイッチを第一状態とし、
    音響衝撃波を受けている間は、上記鏡面要素は、上記ＬＥＤからの光が、上記第一ダイオードアレイから第二ダイオードアレイへと偏向するような位置へと位置をずらし、よって、上記スイッチを第二状態へとする、
    請求項１１に記載の難聴を防止するための装置。
15. 上記装置は、第一及び第二反射ディスクと、上記第一及び第二反射ディスクの間に置かれる弾性ナノ粒子バルーンにより構成されるアセンブリであり、上記バルーンは、ナノ粒子と低粘度流体で満たされた膜により構成されており、バルーンが圧縮された時、上記ナノ粒子は、ディスク状の構造を形成するものである、アセンブリと、
    上記アセンブリを包む膜と、
    エネルギー活性化センサーと、
    上記アセンブリと上記センサーにエネルギーを供給するためのエネルギー源から構成される、難聴を防止するための装置。
16. 反射ディスクの第一、及び第二対と、
    上記第一のディスクの対の間に位置する、第一ゲルスペーサーと、
    上記第二のディスクの対の間に位置する、第二ゲルスペーサーと、
    上記第一のディスクの対のうちの一方のディスクと上記第二のディスクの対のうちの一方のディスクとの間に位置する、弾性ナノ粒子バルーンより構成されるアセンブリであり、上記バルーンは、ナノ粒子と低粘度流体によって満たされており、上記ナノ粒子は、バルーンが圧縮されると、ディスク状の構造を形成するところの、アセンブリと、
    上記アセンブリを包む膜と、
    エネルギー活性化センサーと、
    上記アセンブリと上記センサーにエネルギーを供給するためのエネルギー源から構成される、難聴を防止するための装置。
17. 第一及び第二の端を有するハウジングであり、上記ハウジングの長さは、上記第一端及び第二端の間に伸びているところのハウジングと、
    上記ハウジングの長さに実質的に平行であり、内部空洞である、複数の第一微小チューブと、
    上記ハウジングの長さに実質的に平行である複数の第二微小チューブであり、上記複数の第二微小チューブの各々は、実質的に、ディスクの積み重ねで充填されており、上記ディスクの各々は、本体と、少なくとも一つの音響隙間と、整列化パッドと、不整列化パッドからなるところの、複数の第二微小チューブと、
    上記微小チューブ内の上記ディスクの積み重ねの中の上記隙間を整列させるための第二の複数の微小チューブの各々に巻いてある第一コイルと、
    上記微小チューブ内の上記ディスクの積み重ねの中の上記隙間を不整列の状態にさせるための第二の複数の微小チューブの各々に巻いてある第二コイルから構成される、難聴を防止するための装置。
18. ハウジングと、
    電源と、
    界磁コイルと、
    エネルギー活性化スイッチと、
    アンテナから構成され、
    音響衝撃波が上記スイッチにて受信された場合、上記スイッチは、上記界磁コイルを活性化して電磁場を発生し、上記電磁場は、上記アンテナにより耳の蝸牛へと向けられ、上記音響衝撃波を受けている間、上記蝸牛上の外有毛細胞を実質的に麻痺させる、難聴を防止するための装置。

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