Nowe badania: implantowalny mikrofon otwiera drogę dla całkowicie wewnętrznych implantów ślimakowych.

WarsawNaukowcy z MIT, Massachusetts Eye and Ear, Harvard Medical School oraz Columbia University opracowali malutki mikrofon, który można wszczepić wewnątrz ciała. Ta innowacja może umożliwić stworzenie całkowicie wewnętrznych implantów ślimakowych. Obecnie implanty ślimakowe korzystają z zewnętrznych urządzeń, co bywa niewygodne dla użytkowników. Nowy mikrofon mógłby rozwiązać ten problem.

Zespół stworzył niewielki czujnik z materiału bezpiecznego dla organizmu, który wytwarza elektryczność podczas ruchu. Czujnik ten wykrywa drobne ruchy błony bębenkowej. Mikrofon wykorzystuje tę cechę do odbierania dźwięku.

Implantowany mikrofon posiada kilka kluczowych cech:

• Biokompatybilny materiał piezoelektryczny
• Rozmiar 3 na 3 milimetry
• Grubość 200 mikrometrów
• Wzmacniacz niskoszumowy do wzmocnienia sygnału

Mikrofon jest skierowany na umbo, część ucha środkowego. Umbo porusza się nieznacznie, zaledwie o kilka nanometrów. Zespół stworzył „UmboMic”, aby rejestrować te minimalne ruchy. UmboMic składa się z dwóch warstw polifluorku winylidenu (PVDF) otaczających elastyczną płytkę drukowaną (PCB). Urządzenie jest bardzo małe, porównywalne z ziarnkiem ryżu.

Warstwy PVDF wyginają się i generują ładunki elektryczne, gdy umbo się porusza. Elektrody na warstwie PCB mierzą te ładunki. Urządzenie zmniejsza zakłócenia dzięki konstrukcji typu "kanapka PVDF". Jedna z warstw wytwarza ładunek dodatni, a druga ładunek ujemny, co pozwala zredukować zakłócenia elektryczne.

Zobacz również:

Wczoraj · 23:37

Zimowe susze zagrażają migracji i przeżyciu ptaków

Tworzenie czujnika było trudne. PVDF nie działa dobrze w wysokich temperaturach, ale do nałożenia tytanu potrzebne było wysokie ciepło. Zespół rozwiązał ten problem, stopniowo dodając tytan i używając radiatora, aby schłodzić PVDF.

Zespół stworzył wzmacniacz niskoszumowy, aby zwiększyć niewielkie wibracje umbo przy minimalnym poziomie hałasu. Przetestowali go na kościach usznych z kadawerów i odkryli, że UmboMic działał efektywnie. Urządzenie operowało w zakresie ludzkiej mowy i potrafiło odróżniać bardzo ciche dźwięki od szumu tła.

Badacze odkryli, że wydajność sensora zmienia się w zależności od struktury ucha. Ludzie mają niewielkie różnice w ruchach swoich umbo. Teraz badacze będą prowadzić badania na żywych zwierzętach, aby lepiej to zrozumieć. Te badania pokażą, jak działa UmboMic po wszczepieniu.

Zespół stara się znaleźć sposób na zabezpieczenie czujnika tak, aby był bezpieczny w organizmie przez nawet 10 lat i na tyle elastyczny, aby rejestrować drgania. Typowe materiały implantowe, takie jak tytan, są zbyt sztywne dla UmboMic. Zespół zamierza zbadać różne materiały oraz metody pakowania i mocowania urządzenia.

Badanie zostało opublikowane w Journal of Micromechanics and Microengineering i sfinansowane przez Narodowe Instytuty Zdrowia, Narodową Fundację Nauki, Fundację Cloetta w Zurychu, Szwajcaria, oraz Fundusz Badawczy Uniwersytetu w Bazylei w Szwajcarii.