Durchbruch beim vollständig implantierbaren Cochlea-Implantat dank innovativen Mikrofons

BerlinForscher von MIT, dem Massachusetts Eye and Ear, der Harvard Medical School und der Columbia University haben einen wichtigen Fortschritt bei internen Cochlea-Implantaten erzielt. Sie entwickelten ein implantierbares Mikrofon namens UmboMic, das so gut wie externe Hörgerät-Mikrofone funktioniert und darauf abzielt, den Bedarf an externer Ausrüstung zu beseitigen.

Die aktuellen Cochlea-Implantate haben äußere Komponenten. Diese externen Teile verhindern oft, dass Anwender Aktivitäten wie Schwimmen, Sport treiben oder Schlafen mit dem Gerät ausführen können. Außerdem schrecken sie manche Menschen davon ab, sich überhaupt für ein Implantat zu entscheiden.

Vorteile des UmboMic:

• Komplett intern, wodurch externes Hardware-Discomfort vermieden wird
• Ermöglicht uneingeschränkte Aktivitäten wie Schwimmen und Schlafen
• Nutzt die Struktur des Außenohrs für bessere Geräuschfilterung und Klanglokalisierung

Der UmboMic verwendet ein spezielles Material namens PVDF, das für den Körper unbedenklich ist und bei Bewegung eine elektrische Ladung erzeugt. Dieses Gerät misst winzige Bewegungen im Umbo, einem Teil des Mittelohrs, der sich in eine Richtung bewegt. Der UmboMic kann diese sehr kleinen Vibrationen, die nur wenige Nanometer groß sind, erfassen.

Die Forscher standen vor der Herausforderung, sicherzustellen, dass das Gerät mit dem Körper kompatibel ist und den äußeren Bedingungen standhalten kann. Sie entwickelten einen Sensor mit zwei PVDF-Schichten und schufen dadurch einen 3 Millimeter mal 3 Millimeter großen Bewegungsmelder. Dieses System hilft dabei, Störungen zu reduzieren, indem es elektrische Interferenzen ausschaltet.

Das Team entwickelte einen Sensor und musste zusätzlich einen Verstärker konstruieren, der das Signal verstärkt, ohne viel Rauschen hinzuzufügen. Mit dem kombinierten Sensor und Verstärker lassen sich leise Geräusche erfassen, die Menschen beim Sprechen wahrnehmen können.

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Untersuchungen an menschlichen Ohrknochen von verstorbenen Spendern zeigten positive Ergebnisse für das UmboMic. Da sich jedoch die Strukturen des Ohrs von Person zu Person unterscheiden, bewegt sich das Umbo bei jedem Menschen anders. Um dem entgegenzuwirken, führen Forscher derzeit Studien an lebenden Tieren durch, um zu prüfen, wie das Gerät nach der Implantation funktioniert. Zudem suchen sie nach Wegen, den Sensor so abzudecken, dass er bis zu zehn Jahre sicher im Körper verbleiben kann.

Wissenschaftler arbeiten daran, das UmboMic zu verbessern und die besten Methoden für dessen Implantation zu finden. Besonderes Augenmerk legen sie auf die Materialien zur Abdeckung und die Befestigungsmethoden. Im Gegensatz zu anderen Implantaten, bei denen Titan verwendet wird, ist Titan für das UmboMic zu steif.

Karl Grosh, Professor für Maschinenbau an der Universität Michigan, lobte die Leistung des UmboMic. Er wies darauf hin, dass zukünftige Geräte kleinere Sensoren und stromsparendere Elektronik benötigen, um eine einfachere Implantation und eine längere Batterielaufzeit zu ermöglichen.

Diese Forschung wurde von den National Institutes of Health, der National Science Foundation, der Cloetta Stiftung in Zürich und dem Forschungsfonds der Universität Basel finanziert.