Prototype Mikrofon könnte Cochlea-Implantate bequemer

Cochlea-Implantate haben Grund Anhörung zu einigen 220.000 taube Menschen wieder , noch ein Mikrofon und den dazugehörigen Elektronik muss außerhalb des Kopfes getragen werden , die Erhöhung Probleme mit der Zuverlässigkeit , die Verhütung Patienten aus Baden und die Schaffung sozialer Stigmatisierung .

Jetzt haben eine Universität von Utah Ingenieur und Kollegen in Ohio eine kleine Prototyp Mikrofon, das im Mittelohr implantiert ist , um solche Probleme zu vermeiden, werden entwickelt.

Der Proof-of -Concept- Gerät erfolgreich in die Gehörgänge von vier Leichen getestet , berichten die Forscher in einer Studie nur Online im Institute of Electrical and Electronics Engineers Zeitschrift Transactions on Biomedical Engineering .

Der Prototyp - etwa so groß wie ein Radierer an einem Bleistift - müssen in ihrer Größe reduziert und in seiner Fähigkeit, leiser, tiefe Töne erkennen verbessert werden, um Tests in Menschen sind etwa drei Jahre weg , sagt Senior Autor der Studie , Darrin J . Junge , ein Associate Professor für Elektrotechnik und Informatik an der University of Utah und USTAR , Utah , Wissenschaft, Technologie und Forschung Initiative .

Die Studie zeigte, eingehende Ton wird am effizientesten an das Mikrofon , wenn Chirurgen zunächst den Amboss oder Amboss entfernen übertragen - eine von drei , klein, Mittelohrknochen . Würde US Food and Drug Administration die Zulassung für ein Implantat , wie einen chirurgischen Eingriff erfordern benötigt.

Der aktuelle Prototyp des verpackten , Mittelohr Mikrofon misst 2,5 -by- 6.2 Millimeter ( etwa ein Zehntel von einem Viertel Zoll ) und einem Gewicht von 25 mg oder weniger als ein Tausendstel einer Unze . Junge will , um das Paket zu 2- mal-2- Millimeter reduzieren.

Junge , der den Utah im Jahr 2009 mit Hals-Nasen -Ohren- Ärzte Maroun Semaan und Cliff Megerian der Universitätskliniken bewegt , die die Studie mit Mark Zurcher und Wen Ko , der seinen ehemaligen Kollegen der Elektrotechnik an der Case Western Reserve University in Cleveland sind , und Case Medical Center.

Probleme mit External Parts auf Cochlea-Implantate

Die National Institutes of Health , sagt fast 220.000 Menschen weltweit mit tiefer Taubheit oder schwerer Hörschädigung haben Cochlea-Implantate , etwa ein Drittel davon in den Vereinigten Staaten , wo zwei Fünftel der Empfänger sind Kinder erhielten .

Bei herkömmlichen Cochlea-Implantat gibt es drei Hauptteile , die von außen auf den Kopf hinter dem Ohr getragen werden : ein Mikrofon, um Sound, einen Sprachprozessor und ein Radio -Senderspule . Unter der Haut hinter dem Ohr implantiert sind ein Empfänger und Stimulator , die Schallsignale in elektrische Impulse , die dann über ein Kabel zu gehen , zwischen vier und 16 Elektroden , die durch die Cochlea des Innenohres Wind und regen Hörnerven zu konvertieren, so kann der Patient hören .

"Es ist ein Nachteil, da wir all diese Dinge nach außen angebracht " des Kopfes, sagt Young. " Stellen Sie sich ein Kind, das ein Mikrofon hinter dem Ohr. Es verursacht Probleme für eine Vielzahl von Aktivitäten. Schwimmen ist das Hauptproblem . Und es ist nicht bequem , um diese Dinge zu tragen , wenn sie einen Helm zu tragen haben . "

Junge fügt hinzu, dass " für Erwachsene, es soziale Wahrnehmung . Das Tragen dieser Sache zeigt Ihnen etwas behindert sind und dass tatsächlich verhindert, dass eine ganze Prozentsatz der Kandidaten ab, die Implantat. Sie machen sich Sorgen über die negativen Bild . "

Was die Zuverlässigkeit ", wenn Sie Leitungen vom Mikrofon an die Spule angeschlossen ist, können diese Drähte brechen ", sagt er .

Wie Sound Moves im normalen Ohren, Cochlea-Implantate und die neuen Geräte

Sound bewegt sich in der Regel in den Gehörgang und das Trommelfell vibrieren lässt . Bei der so genannten Umbo bekannt , verbindet das Trommelfell zu einer Kette von drei winzigen Knochen : der Hammer, Amboss und Steigbügel , die auch als Hammer, Amboss und Steigbügel . Die Knochen vibrieren. Der Steigbügel Steigbügel oder berührt die Cochlea , mit Flüssigkeit gefüllte Kammer der inneren Ohr . Haarzellen (nicht wirklich Haar) auf innere Membran Bewegung der Cochlea , die Auslösung der Freisetzung eines Neurotransmitters Chemikalie, die die Schallsignale an das Gehirn führt .

In gehörlos Menschen, die Kandidaten für Cochlea-Implantate sind , werden die Haarzellen nicht für eine Vielzahl von Gründen, einschließlich Geburtsschäden , Nebenwirkungen von Medikamenten , die Exposition gegenübermäßiglaute Geräusche oder Infektion mit bestimmten Viren zu arbeiten.

In einem Cochlea-Implantat , das Mikrofon , einen Signalprozessor und Senderspule außerhalb des Kopfes getragen senden Signale an das interne Empfänger - Stimulator , der in Knochen unter der Haut implantiert ist, und sendet die Signale an die in der Cochlea implantierte Elektroden Hörnerven stimulieren. Der Gehörgang , Trommelfell und Gehörknochenumgangen.

Die von Young entwickelte System implantiert alle externen Komponenten . Sound bewegt sich durch den Gehörgang zum Trommelfell , das vibriert , wie es normalerweise der Fall ist. Aber am Umbo , ein Sensor als Beschleunigungsmesser bekannt ist angebracht, um die Vibrationen zu erfassen. Der Sensor ist auch mit einem Chip befestigt ist , und zusammen als ein Mikrofon, das die Schallschwingungen auf und wandelt sie in elektrische Signale zu den Elektroden in der Cochlea gesendet dienen .

Das Gerät immer noch Patienten benötigen , um ein Ladegerät hinter dem Ohr tragen während des Schlafes in der Nacht , um eine implantierte Batterie aufzuladen. Junge sagt, dass er erwartet, dass die Batterie würde ein bis mehrere Tage zwischen den Lade dauern.

Junge sagt, das Mikrofon kann auch Teil eines implantierten Hörgerät, das konventionellen Hörgeräten für eine bestimmte Klasse von Patienten, die Gehörknöchelchen keine Geräusche adäquat vermitteln von konventionellen Hörgeräten abgebaut haben ersetzen könnte .

Testen des Mikrofon in Cadavers

Herkömmliche Mikrofone umfassen eine Membran oder ein Diaphragma , das sich bewegt und erzeugt ein elektrisches Signal Änderung als Reaktion auf Ton . Aber sie erfordern ein Loch, durch das Geräusch eingeben müssen - ein Loch, das durch wachsende Gewebe , wenn implantiert verstopfen würde . So Elastizitätsmittelohrmikrofonverwendet stattdessen einen Beschleunigungsmesser - eine 2,5 - Mikrogramm- Masse an einer Feder - die in einer versiegelten Verpackung mit einem Niederleistungssiliziumchipzu Schallschwingungen , abgehende elektrische Signale angeordnet werden würden .

Das Paket wird dem Umbo geklebt , so dass die Beschleunigungsmesser schwingt als Reaktion auf Vibrationen Trommelfell . Die bewegte Masse erzeugt ein elektrisches Signal, das von dem Chip, der eine Verbindung zu den herkömmlichen Teilen eines Cochlea-Implantats verstärkt wird : einem Sprachprozessor und Stimulator mit den Elektroden in der Cochlea verdrahtet.

"Es ist alles das gleiche wie eine herkömmliche Cochlea-Implantat , außer wir ein implantierbares Mikrofon, das die Vibration der Knochen verwendet ", sagt Young .

Um das neue Mikrofon zu testen, nutzten die Forscher die zeitliche Knochen - Knochen an der Seite des Schädels - und der damit verbundenen Gehörgang , Trommelfell und Gehörknochen aus vier kadaver Spendern .

Die Forscher eingeführt Schlauch mit einem kleinen Lautsprecher in den Gehörgang und erzeugt Töne unterschiedlicher Frequenz und Lautstärke . Als die Geräusche wurden von der implantierten Mikrofon aufgenommen , verwendeten die Forscher ein Lasergerät , um die Schwingungen der winzigen Gehörknöchelchen zu messen. Sie fanden die Umbo - wobei das Trommelfell Verbindung zum Hammer oder Hammer - wurden die meisten Schallschwingung, insbesondere wenn der Amboß oder Amboß Knochen ersten operativ entfernt wurde .

Die Experimente zeigten, dass, wenn der Prototyp Mikrofoneinheit wurde dem Umbo angebracht , könnte es mittel- Plätze am Gesprächsvolumenaufnehmen , aber hatte Probleme Erkennen leiser, die niedrigen Frequenzen . Junge Pläne , um das Mikrofon zu verbessern abholen leiser , tiefer, sehr tiefe Töne .

In den Tests , die Ausgabe des Mikrofons ging zu den Lautsprechern ; in einer realen Person , wäre es Ton mit dem implantierten Sprachprozessor zu senden. Um das Mikrofon zu demonstrieren, Junge benutzt es auch für den Beginn der Beethovens Neunte Symphonie auf, während in einem kadaver Ohr implantiert. Es ist leicht zu erkennen , auch wenn etwas unscharf und dumpf.

" Die Dämpfung herausgefiltert werden können ", sagt Young.