植入式麦克风或将实现完全内置式人工耳蜗
美国国立卫生研究院称，人工耳蜗是一种可以为耳聋或听力障碍者提供声音感知的微型电子设备，已帮助全球超过一百万人改善听力。 然而，如今的人工耳蜗只是部分植入，它们依赖于通常位于头部侧面的外部硬件。这些组件限制了用户，例如，他们无法在佩戴外部设备时游泳、锻炼或睡觉，并且可能会导致其他人完全放弃植入。 在开发完全内置式人工耳蜗的过程中，麻省理工学院、麻省眼耳医院、哈佛医学院和哥伦比亚大学的多学科研究团队已经开发出一种可植入式麦克风，其性能与商用外部助听器麦克风一样好。麦克风仍然是采用完全内置式人工耳蜗的最大障碍之一。 这个微型麦克风是一种由生物相容性压电材料制成的传感器，可以测量耳膜下侧的微小运动。压电材料在压缩或拉伸时会产生电荷。为了最大限度地提高设备的性能，该团队还开发了一种低噪声放大器，它可以增强信号，同时最大限度地降低电子设备的噪声。 虽然在将这种麦克风用于人工耳蜗之前必须克服许多挑战，但合作团队期待进一步完善和测试这个原型，该原型建立在十多年前麻省理工学院和马萨诸塞州眼耳医院开始的研究的基础上。 “这一切始于耳科医生，他们每周都与此打交道，试图改善人们的听力，识别需求，并将这种需求带给我们。如果没有这种团队合作，我们就不会取得今天的成就，”Vitesse 电气工程教授、电子研究实验室 (RLE) 成员、麦克风论文的共同资深作者 Jeffrey Lang 说道。 Lang 的合著者包括共同主要作者、电气工程和计算机科学 (EECS) 研究生 Emma Wawrzynek 和 Aaron Yeiser SM ‘21；以及机械工程研究生 John Zhang；麻省眼耳医院的 Lukas Graf 和 Christopher McHugh；哥伦比亚大学 Kenneth Brayer 电气工程教授 Ioannis Kymissis；哥伦比亚大学生物医学工程和听觉生物物理学教授 Elizabeth S. Olson；以及共同资深作者、哈佛医学院和麻省眼耳医院耳鼻咽喉头颈外科副教授 Hideko Heidi Nakajima。这项研究今天发表在 微力学与微工程杂志。 克服植入障碍 人工耳蜗麦克风通常放置在头部侧面，这意味着用户无法利用外耳结构提供的噪音过滤和声音定位提示。 完全植入式麦克风具有诸多优势。但目前研发中的大多数设备（可感知皮下声音或中耳骨运动）都难以捕捉到柔和的声音和宽频率。 对于新麦克风，团队瞄准了中耳的一个部位，称为耳廓。耳廓单向振动（向内和向外），使其更容易感知这些简单的运动。 虽然耳廓骨是中耳骨中活动范围最大的，但它的移动幅度只有几纳米。开发一种设备来测量这种微小的振动本身就具有挑战性。 最重要的是，任何可植入传感器都必须具有生物相容性，能够承受身体潮湿、动态的环境而不会造成伤害，这限制了可使用的材料。 “我们的目标是让外科医生在植入人工耳蜗和内置处理器的同时植入该设备，这意味着可以在优化手术的同时处理耳朵的内部结构，而不会干扰耳朵内正在进行的任何过程，”Wawrzynek 说道。 通过精心设计，团队克服了这些挑战。 他们发明了 UmboMic，这是一种三角形、3 毫米 x […]