새 연구: 이식형 마이크로 내부에서 작동하는 인공 와우 실현 가능성 제시

SeoulMIT, 매사추세츠 안과 및 귀 질환 병원, 하버드 의과대학, 그리고 컬럼비아 대학교의 연구진이 신체 내부에 이식할 수 있는 작은 마이크로폰을 개발했습니다. 이 혁신적인 기술은 완전히 내부에 장착되는 인공 와우를 가능하게 할 수 있습니다. 현재 인공 와우는 외부 장치를 사용해야 하여 사용자에게 불편함을 줄 수 있습니다. 새로운 마이크로폰이 이 문제를 해결할 수 있을 것으로 보입니다.

팀은 신체에 안전한 소재를 사용하여 움직임에 의해 전기를 생성할 수 있는 작은 센서를 만들었습니다. 이 센서는 고막의 미세한 움직임을 감지합니다. 이 기능을 이용하여 마이크가 소리를 포착합니다.

이식형 마이크는 여러 가지 주요 기능을 갖추고 있습니다:

• 생체 적합성이 있는 압전 재료
• 크기는 3밀리미터 x 3밀리미터
• 두께는 200마이크로미터
• 신호 증폭을 위한 저소음 증폭기

마이크는 중이에 위치한 윰보를 겨냥한다. 윰보는 몇 나노미터 정도로 미세하게 움직인다. 팀은 이러한 작은 움직임을 감지하기 위해 "UmboMic"을 개발했다. UmboMic은 유연한 인쇄 회로 기판(PCB) 주위에 두 겹의 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)로 만들어져 있다. 이 장치는 쌀알 크기 정도로 아주 작다.

PVDF 층은 엄보가 움직일 때 휘어지며 전하를 생성합니다. PCB 층에 있는 전극은 이러한 전하를 측정합니다. 기기는 "PVDF 샌드위치" 설계로 소음을 최소화합니다. 한 층은 양전하를 생성하고 다른 층은 음전하를 생성하여 전기 간섭을 상쇄합니다.

더 읽기:

어제 · 오후 8:33

소리로 펼치는 마술, 시각장애인도 즐길 수 있을까?

센서를 만드는 것은 어려웠습니다. PVDF는 고온에서 잘 작동하지 않지만, 티타늄은 높은 열을 요구했습니다. 팀은 티타늄을 천천히 추가하면서 PVDF를 차갑게 유지하기 위해 히트 싱크를 사용하여 이 문제를 해결했습니다.

팀은 저소음 증폭기를 제작하여 엄보의 작은 진동을 더 큰 소음 없이 증폭했습니다. 그들은 이를 사체의 귀 뼈에 실험하였고, UmboMic이 잘 작동함을 확인했습니다. 이 장치는 인간의 언어 범위 내에서 작동하며 주변 소음으로부터 아주 작은 소리를 구분할 수 있었습니다.

연구진은 센서의 성능이 귀의 구조에 따라 달라진다는 것을 발견했습니다. 사람마다 둔부의 움직임에 약간의 차이가 있습니다. 다음으로 연구진은 살아 있는 동물을 대상으로 더 깊이 이해하기 위해 연구를 진행할 것입니다. 이러한 연구는 UmboMic이 이식되었을 때 어떻게 작동하는지를 보여줄 것입니다.

팀은 센서를 신체 내부에서 최대 10년 동안 안전하게 유지하면서 진동을 감지할 수 있을 정도로 유연하게 보호할 수 있는 방법을 찾고 있습니다. 일반적인 이식 재료인 티타늄은 UmboMic에 너무 단단합니다. 팀은 이를 위한 다양한 재료와 포장 및 부착 방법을 검토할 예정입니다.

이 연구는 Micromechanics and Microengineering 저널에 게재되었으며, 미국 국립보건원, 미국 국립과학재단, 스위스 취리히의 클로에타 재단, 스위스 바젤 대학의 연구 자금 지원을 받았습니다.