Implantovateľný mikrofón dáva zbohom externému hardvéru kochleárneho implantátu
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 25. 7. 2024
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Hoci kochleárne implantáty skutočne umožňujú niektorým nepočujúcim ľuďom počuť, obsahujú aj potenciálne problematické externé komponenty umiestnené na strane hlavy. To by sa však čoskoro mohlo zmeniť vďaka novému experimentálnemu implantovateľnému mikrofónu.
Kochleárne implantáty sa používajú na riešenie takzvanej senzorineurálnej straty sluchu, ktorá vzniká pri poškodení nervových zakončení v dutine slimáka vnútorného ucha. Implantát obchádza tieto nefunkčné nervové zakončenia a priamo stimuluje nepoškodený kochleárny nerv.
Typický kochleárny implantát obsahuje vonkajšie komponenty: mikrofón, rečový procesor, ktorý vylepšuje hlasy v zvuku zachytenom týmto mikrofónom, a vysielaciu cievku, ktorá sa opiera o kožu. Implantované komponenty pozostávajú z prijímača, ktorý zachytáva zvukový signál z vysielača, stimulátora, ktorý tento signál premieňa na elektrické impulzy, a elektród, ktoré tieto impulzy používajú na stimuláciu kochleárneho nervu.
Keďže vonkajšie komponenty sú trochu krehké a prekážajú, používatelia si ich musia pri plávaní, spánku alebo drsných činnostiach, ako je šport, odložiť. Okrem toho niektorí ľudia považujú vzhľad komponentov za nepríjemný do takej miery, že sa možno vzdajú implantátu.
Práve tu prichádza na rad nový mikrofón s názvom „UmboMic“, ktorý by eliminoval potrebu akýchkoľvek externých komponentov. Prototyp zariadenia, ktorý obsahuje technológiu vyvinutú v predchádzajúcej štúdii, vytvorili vedci z MIT, Kolumbijskej univerzity, Harvardovej Lekárskej fakulty a Massachusettskej očnej a ušnej nemocnice patriacej Harvardovej univerzite.
Plne flexibilný implantát je dlhý asi ako zrnko ryže, má hrúbku len 200 mikrometrov a je vyrobený z dosky s plošnými spojmi vloženej medzi dve vrstvy biokompatibilného piezoelektrického materiálu nazývaného ako polyvinylidéndifluorid (PVDF). Piezoelektrické materiály produkujú elektrický náboj v reakcii na pôsobiace mechanické napätie.
Mikrofón je určený na implantáciu do stredného ucha, pričom jeho trojuholníkový hrot sa opiera o časť bubienka známu ako umbo. Keď zvukové vlny vstupujú do ucha, spôsobujú, že umbo vibruje smerom dovnútra a von, pričom sa hrot mikrofónu UmboMic ohýba tam a späť. Toto ohýbanie spôsobuje, že zariadenie produkuje elektrické signály.
Tieto signály sú však pomerne slabé, pretože umbo sa pri vibráciách pohybuje len o niekoľko nanometrov. Z tohto dôvodu sa ich sila zvyšuje pomocou integrovaného zosilňovača. Tieto zosilnené signály putujú po drôte do malého procesorového modulu implantovaného pod kožu nad uchom. Spracované signály potom pokračujú z tohto modulu do elektród, ktoré stimulujú kochleárny nerv.
Dôležité je, že mikrofón UmboMic je tiež navrhnutý tak, aby minimalizoval elektrický „šum“, ktorý by mohol narušiť jeho výkon. Jedna z jeho vrstiev PVDF vytvára kladný elektrický náboj, zatiaľ čo druhá vytvára záporný náboj. Keďže elektrické rušenie ovplyvňuje oba náboje rovnako, zosilňovač zariadenia „odčíta“ rozdiel medzi nimi a tento odčítaný signál odovzdá procesoru.
Profesor Jeffrey Lang z MIT, spoluautor článku o tomto výskume, tvrdí, že zosilňovač je jedinou súčasťou systému, ktorá vyžaduje batériu. Navyše by sa táto batéria mohla podľa potreby bezdrôtovo nabíjať prostredníctvom externej nabíjačky.
Mikrofón UmboMic sa zatiaľ testoval na ľudských ušných kostiach odobratých z mŕtvol, pričom výsledky boli sľubné. Ďalším krokom bude testovanie na živých zvieratách.
Článok bol nedávno uverejnený v magazíne Journal of Micromechanics and Microengineering.
