Exploration of a hearing protective device solution for premature babies

Abstract

The levels of noise in most hospital NICUs frequently exceed recommended World Health Organization (WHO) standards and recommended international limits. Additionally, premature babies and newborns can have stays of up to 3 months in these settings. In recent years, the combination of these two factors has raised concerns in the medical community about the effects of patients' exposure to noise, starting to be clearly recognized as a potentially significant health issue. Studies show that the exposure to these levels of unwanted sounds can lead to physiological and psychological problems for newborns and premature infants. Several strategies are being applied to tackle the noise problem; however, none of the existing solutions solves the problem well and some may have side effects. This thesis presents two new potential solutions for solving the noise problem in NICUs. The first strategy is a study of the geometrical properties of what would be a structural solution based on a combination of modified Helmholtz resonators created by Kim and Lee. The second and final strategy is a personal Hearing Protecting Device (HPD). This solutions aims to be an all in one solution working as a platform for different functionalities currently used in. This work has been focused in on finding the best materials to be used in the noise protective earmuff, trying to find a solution that improves the soundproofing effectiveness of currently used noise protecting devices. An experiment to proof the effectiveness of different sandwich materials and to study the intrinsic microstructure properties of these materials has also been carried out with promising results when compared to existing earmuffs.

Los niveles de ruido en la mayoría de UCIs neonatales suelen sobrepasar los límites recomendados internacionalmente y los estándares definidos por la Organización Mundial de la Salud (OMS). En estas UCIs se tratan neonatos y prematuros con estancias de hasta 3 meses. En los últimos años la preocupación por los efectos que los altos niveles de ruido pueden provocar a estos pacientes en pleno desarrollo ha crecido considerablemente en el entorno médico, haciendo aparecer nuevas líneas de investigación y publicaciones. Los estudios publicados hasta el momento muestran que la exposición a niveles altos de ruido puede conllevar problemas psicológicos y fisiológicos a neonatos y prematuros a corto y largo plazo. De hecho, en los últimos años han empezado a aplicarse estrategias para intentar reducir los niveles de ruido en UCIs neonatales. No obstante, ninguna de las soluciones existentes ha conseguido resolver de forma eficaz el problema, y algunas tienen efectos secundarios. Este trabajo presenta dos nuevas posibles soluciones para el problema de exceso de ruido en UCIs neonatales. En la primera estrategia, se presenta la “Soundproof Window” creada por Kim y Lee, una modificación de los resonadores de Helmholtz, y se hace un estudio de la relación entre su geometría y sus propiedades acústicas. La segunda estrategia, presenta un sistema personal de protección sonora. Esta solución tendría varias funciones en un mismo producto: Los esfuerzos de este trabajo en la segunda estrategia se han centrado en buscar los mejores materiales para el protector acústico, intentando encontrar una solución más eficaz que la protección auditiva personal actualmente utilizada. En este sentido, se han seleccionado distintos materiales que se han combinado para crear soluciones acústicas tipo sándwich más efectivas. Estos materiales se han testeado para comprobar su capacidad de atenuar el sonido en función de la frecuencia, y comparar algunas de sus propiedades estructurales. Los materiales finales se han comparado con los sistemas de protección auditiva personal actualmente utilizados con resultados prometedores.

Els nivells de soroll de la majoria d'UCIs neonatals acostumen a sobrepassar els estàndards internacionals i els límits recomanats per l'Organització Mundial de la Salut (OMS). En aquestes UCIs es tracten nounats i prematurs en períodes de fins a 3 mesos. En els últims anys la preocupació pels efectes que aquests alts nivells sonors poden provocar en aquests pacients en vies de desenvolupament ha aixecat interès en el món mèdic i ha portat a dur a terme varies investigacions al respecte. Els estudis fets mostren que l'exposició a nivells alts de soroll pot provocar problemes psicològics i fisiològics als nounats i prematurs. De fet, en els últims anys han començat a aplicar-se diferents estratègies per intentar resoldre el problema. No obstant, cap de les solucions existents han aconseguit acabar de forma eficaç amb el problema de soroll, i algunes tenen efectes secundaris. Aquest treball presenta dues noves possibles solucions pel problema d’excés de soroll a les UCIs neonatals. A la primera estratègia, es presenta la “Soundproof window” creada per Kim i Lee, una modificació dels ressonadors de Helmholtz, i es fa un estudi de la relació entre la seva geometria i les seves propietats acústiques. La segona estratègia, presenta un sistema personal de protecció sonora. Aquesta solució tindria vàries funcions en un mateix producte. Els esforços d’aquest treball en la segona estratègia s’han centrat a buscar els millors materials per al protector acústic, intentant trobar una solució més eficient que la protecció auditiva personal actualment utilitzada. En aquest sentit, s’han seleccionat diferents materials que s’han combinat per crear solucions acústiques tipus sandvitx més efectives. Aquests materials s’han testejat per comprovar la seva capacitat d’atenuar el so en funció de la freqüència, i comparar algunes de les seves propietats estructurals. Els materials finals s’han comparat amb els sistemes de protecció auditiva personal actuals amb resultats prometedors.