Ученые из Массачусетского технологического института (MIT) и других университетов разработали микрофон, который может стать ключом к созданию полностью имплантируемых кохлеарных аппаратов.
Современные кохлеарные импланты частично вживляются и требуют внешних компонентов, которые ограничивают возможности пациентов. Новая разработка — микрофон, вживляемый непосредственно в ушную полость, позволит людям с нарушениями слуха вести более активный образ жизни.
Микрофон, изготовленный из биосовместимого пьезоэлектрического материала, улавливает мельчайшие колебания барабанной перепонки. Пьезоэлектрические материалы вырабатывают электрический заряд при сжатии или растяжении. Для улучшения работы устройства ученые также создали малошумящий усилитель, который усиливает сигнал, сводя к минимуму шум от электроники.
Ученые отмечают, что предстоит решить ряд задач, прежде чем микрофон можно будет применять совместно с кохлеарным имплантом. Однако прототип, основанный на более чем десятилетней работе, подает большие надежды.
Полностью имплантируемые микрофоны обладают рядом преимуществ. Например, они учитывают естественную фильтрацию шума и локализацию звука за счет структуры наружного уха, чего лишены внешние микрофоны.
Новый микрофон крепится к участку барабанной перепонки, который совершает колебательные движения. Для измерения таких микроскопических колебаний потребовалась тщательная инженерная работа.
Кроме того, любой имплантируемый датчик должен быть биосовместимым и выдерживать влажную среду организма, не причиняя вреда.
Исследователи создали UmboMic — треугольный датчик движения размером 3 на 3 миллиметра, состоящий из двух слоев биосовместимого пьезоэлектрического материала.
Микрофон размером с рисовое зернышко и толщиной 200 микрометров (вдвое толще человеческого волоса) своим узким концом будет помещаться на umbo. Колебания участка барабанной перепонки будут вызывать электрические заряды, которые измеряются электродами в печатной плате.
Для снижения шума команда использовала двухслойную конструкцию из PVDF (пьезоэлектрического материала). Один слой PVDF при сгибании датчика создает положительный заряд, а другой — отрицательный. Помехи влияют на оба слоя одинаково, поэтому вычитание зарядов устраняет шум.
MIT