میکروفون کاشتنی، خداحافظی با سخت افزار خارجی ایمپلنت حلزون

در حالی که ایمپلنت های حلزونی به برخی از ناشنوایان امکان شنیدن می دهند، اما آنها همچنین شامل قطعات خارجی بالقوه مشکل ساز در کنار سر هستند. با این حال، به لطف یک میکروفون قابل کاشت جدید آزمایشی، این موضوع به زودی ممکن است تغییر کند.

اخبار بازار ایران؛ فرحناز زرین‌تیغ – ایمپلنت های حلزونی برای درمان نوعی ناشنوایی به نام کم شنوایی حسی عصبی به کار می روند که در اثر آسیب دیدن انتهای عصبی درون حفره حلزون گوش داخلی ایجاد می شود. ایمپلنت از این انتهای عصبی معیوب عبور کرده و مستقیماً عصب حلزونی سالم را تحریک می کند.

در یک ایمپلنت حلزونی معمولی، اجزای خارجی شامل میکروفون، پردازنده گفتار که صداهای موجود در صدای ضبط شده توسط آن میکروفون را تقویت می کند و یک سیم پیچ فرستنده است که روی پوست قرار می گیرد. اجزای کاشتنی شامل گیرنده ای است که سیگنال صوتی را از فرستنده دریافت می کند، تحریک کننده ای که آن سیگنال را به تکانه های الکتریکی تبدیل می کند و الکترودهایی که از این تکانه ها برای تحریک عصب حلزونی استفاده می کنند.

از آنجایی که اجزای خارجی تا حدودی شکننده و مزاحم هستند، کاربران هنگام شنا، خواب یا انجام فعالیت های پر تحرک مانند ورزش باید آنها را بردارند. علاوه بر این، برخی از افراد ظاهر این اجزا را ناخوشایند می دانند، تا جایی که ممکن است از کاشتن ایمپلنت اجتناب کنند.

اینجاست که میکروفون جدید “UmboMic” وارد می شود، زیرا نیازی به هیچ جزء خارجی ندارد. این نمونه اولیه با استفاده از فناوری توسعه یافته در یک مطالعه قبلی توسط دانشمندان MIT، دانشگاه کلمبیا، دانشکده پزشکی هاروارد و بیمارستان چشم و گوش ماساچوست وابسته به هاروارد ساخته شده است.

این ایمپلنت کاملاً انعطاف پذیر به اندازه یک دانه برنج است، تنها 200 میکرومتر ضخامت دارد و از یک برد مدار چاپی ساخته شده است که بین دو لایه از یک ماده پیزوالکتریک زیست سازگار به نام پلی وینیلیدین فلوراید (PVDF) قرار گرفته است. مواد پیزوالکتریک در پاسخ به فشار مکانیکی اعمال شده، بار الکتریکی تولید می کنند.

این میکروفون برای کاشت داخل گوش میانی طراحی شده است، به گونه ای که نوک مثلث形的 آن روی قسمتی از پرده گوش به نام umbo قرار می گیرد. هنگامی که امواج صوتی وارد گوش می شوند، باعث می شوند umbo به سمت داخل و خارج ارتعاش کند و در حین انجام این کار، نوک UmboMic را به عقب و جلو خم کند. این عمل خم شدن باعث می شود دستگاه سیگنال های الکتریکی تولید کند.

با این حال، این سیگنال ها بسیار ضعیف هستند، زیرا umbo در هنگام ارتعاش تنها چند نانومتر حرکت می کند. به همین دلیل، قدرت آنها توسط یک تقویت کننده داخلی تقویت می شود. این سیگنال های تقویت شده از طریق یک سیم به یک ماژول پردازنده کوچک کاشته شده زیر پوست بالای گوش منتقل می شوند. سپس سیگنال های پردازش شده از آن ماژول به الکترودهایی می روند که عصب حلزونی را تحریک می کنند.

مهمتر اینکه، UmboMic همچنین برای به حداقل رساندن “نویز” الکتریکی که می تواند عملکرد آن را مختل کند، طراحی شده است.

یکی از لایه‌های PVDF آن بار الکتریکی مثبت و دیگری بار الکتریکی منفی تولید می‌کند. از آنجایی که تداخل الکتریکی بر هر دو بار به طور مساوی تأثیر می گذارد، تقویت کننده دستگاه، تفاوت بین این دو را “کم می کند” و آن سیگنال تفاضلی را به پردازنده منتقل می کند.

پروفسور جفری لانگ از MIT، نویسنده همکار مقاله ای در مورد این تحقیق، به ما می گوید که آمپ تنها جزء سیستم است که به باتری نیاز دارد. علاوه بر این، این باتری را می توان در صورت نیاز به صورت بی سیم از طریق یک شارژر خارجی شارژ کرد.

UmboMic تاکنون روی استخوان های گوش انسان استخراج شده از اجساد آزمایش شده است که نتایج امیدوارکننده ای به همراه داشته است. آزمایش روی حیوانات زنده گام بعدی خواهد بود.

این مقاله به تازگی در مجله میکرومکانیک و میکروساخت منتشر شده است.