میکروفن های قابل کاشت در بدن برای ناشنوایان ساخته شد
به گزارش تجهیزات جانبی، دانشمندان موسسه فناوری ماساچوست(MIT) و دانشگاه های هاروارد و کلمبیا میکروفن های قابل کاشتی را برای ناشنوایان بوجود آورده اند که سمعک های کاملا داخلی را ممکن می کند.
به گزارش تجهیزات جانبی به نقل از ایسنا، گروهی از پژوهشگران یک سنسور نوآورانه ابداع نموده اند که سمعک های کاملا داخلی را محقق می کند.
سنسور اوبومیک(UmboMic) که از یک ماده پیزوالکتریک زیست سازگار معروف به پلی وینیلیدین دی فلوراید(PVDF) برای کاربردهای قابل کاشت ساخته شده است، جهت استفاده در بدن، انعطاف پذیر و ایمن است.
تلاش آنها منجر به ایجاد یک میکروفن قابل کاشت شد که مانند میکروفن های سمعک خارجی تجاری عمل می کند.
به قول محققان، این نوآوری به یکی از بزرگترین چالش ها برای دستیابی به کاشت حلزون کاملا درونی رسیدگی می کند.
راه حل های شنوایی درونی
عمل کاشت حلزون به صورت کلی به شکلی است که ایمپلنت تا حدی کاشته می شود و در اصل به یک سخت افزار خارجی که پشت گوش قرار می گیرد، وابسته است. این مولفه خارجی، کاربران را محدود می کند و از شنا کردن، ورزش یا خوابیدن هنگام پوشیدن آن جلوگیری می کند. در نتیجه، بعضی از افراد به هیچ وجه از روش کاشت حلزون استفاده نمی کنند.
از آنجاییکه میکروفن های کاشت حلزون اغلب در کنار سر قرار می گیرند، کاربران نمی توانند از علائم محلی سازی صدای طبیعی گوش خارجی و قابلیت های فیلتر نویز بهره ببرند.
به قول محققان، مزایای میکروفن های کاملا قابل کاشت بسیار زیاد است. با این وجود، اغلب دستگاه هایی که اخیرا ساخته شده اند که صدا را از راه پوست یا حرکت استخوان های گوش میانی تشخیص می دهند، در ضبط صداهای ظریف و محدوده فرکانس وسیع مشکل دارند.
اومبو(Umbo) که ناحیه ای از گوش میانی است، محل هدف این تیم برای تعبیه این میکروفن جدید بود. اومبو تنها در یک جهت به داخل و خارج می لرزد که درک حرکات آنرا تسهیل می کند.
اِما وارزینک مهندس برق و علوم کامپیوتر و یکی از نویسندگان این مطالعه در اطلاعیه ای اظهار داشت: هدف ما اینست که جراح، این دستگاه را همزمان با کاشت حلزون و پردازنده داخلی بکارد که به معنای بهینه سازی عمل جراحی در حین کار در اطراف ساختارهای داخلی گوش بدون ایجاد اختلال در هیچ یک از فرآیندهایی است که در آنجا صورت می گیرد.
طراحی کاهنده نویز
این تیم در نهایت اومبومیک را که یک سنسور حرکت مثلثی با ابعاد ۳ میلی متر در ۳ میلی متر و متشکل از دو لایه PVDF است، توسعه داد.
این لایه های PVDF در دو طرف یک برد مدار چاپی انعطاف پذیر(PCB) قرار گرفته اند و میکروفنی به اندازه یک دانه برنج و ضخامت ۲۰۰ میکرومتر بوجود آورده اند. برای مقایسه باید اظهار داشت که ضخامت یک تار موی انسان به صورت متوسط حدود ۱۰۰ میکرومتر است.
به قول پژوهشگران، نوک باریک اومبومیک بگونه ای طراحی شده است که در مقابل ناحیه اومبو در گوش قرار گیرد و هنگامی که آمبو مرتعش می شود، به مواد پیزوالکتریک فشار وارد می نماید و سبب خم شدن لایه های PVDF و تولید بارهای الکتریکی می شود. سپس این بارها توسط الکترودهای موجود در لایه PCB اندازه گیری می شوند.
این تیم یک طرح ساندویچی از PVDF را برای کاهش نویز ایجاد کرد، جایی که بارهای مثبت و منفی لایه های PVDF تداخل الکتریکی را لغو می کنند.
محققان تاکید نمودند که ساخت این دستگاه چالش برانگیز بود، چون که PVDF خواص خویش را در دمای ۸۰ درجه سانتیگراد از دست می دهد، اما آنها با تزریق تدریجی تیتانیوم موفق شدند بر این مشکل غلبه کنند.
آنها برای تقویت ارتعاشات کوچک اومبو بدون اضافه کردن نویز همینطور یک تقویت کننده کم نویز سفارشی و کم مصرف ایجاد کردند.
حسگر شنوایی پیشرفته
محققان نمونه های اولیه اومبومیک را در استخوان های گوش برخی اجساد انسانی آزمایش کردند و عملکرد قوی در محدوده شدت و فرکانس گفتار انسان را توسط آن یافتند. میکروفن و آمپلی فایر دارای نویز پایینی بودند که امکان تشخیص صداهای بسیار آرام را فراهم می کرد.
وارزینک می گوید: چیزی که دیدیم و واقعاً جالب بود اینست که پاسخ فرکانسی سنسور تحت تاثیر آناتومی گوش است که ما روی آن آزمایش می نماییم، چونکه اومبو در گوش افراد مختلف کمی متفاوت حرکت می کند.
این تیم درحال آماده شدن برای مطالعات حیوانی روی حیوانات زنده جهت بررسی بیشتر این دستگاه و ارزیابی پاسخ اومبومیک به کاشت است.
آنها همینطور درحال تحقیق بر روی روش های کپسول سازی آن هستند تا این سنسور را تا ۱۰ سال در بدن ایمن نگه دارند و در عین حال انعطاف پذیری آنرا حفظ کنند. همینطور شاید بتوانند راهی بیابند که از تیتانیوم سخت اجتناب کنند و روشهای فنی نصب بدون لرزش را بررسی نمایند.
جزئیات این مطالعه به رهبری پژوهشگران چشم و گوش MIT، دانشکده پزشکی هاروارد و دانشگاه کلمبیا در مجله Micromechanics and Microengineering انتشار یافته است.
منبع: تجهیزات جانبی
این مطلب را می پسندید؟
(2)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب