می‌کروفن قابل کاشت اومبومیک برای حلزون‌های کاملا درونی ابداع شد
گروه‌ی از پژوهشگران حسگر نوآورانه‌ای به نام اومبومیک ابداع کرده‌اند که امکان ساخت سمعک‌های کاملا داخلی را فراهم می‌کند. این حسگر از ماده پیزوالک‌تریک زیست‌سازگار پلی‌وینیلیدین دی‌فلوراید یا پی‌وی‌دی‌اف برای کاربرد‌های قابل کاشت در بدن ساخته شده و انعطاف‌پذیر و ایمن است.
راه‌حل‌های شنوایی درونی
عمل کاشت حلزون به طور کلی نیازمند سخت‌افزاری خارجی است که پشت گوش قرار می‌گیرد و کاربران را از شنا کردن، ورزش یا خوابیدن با دستگاه منع می‌کند. از آنجا که میکروفنهای کاشت حلزون در کنار سر قرار می‌گیرند، کاربران نمی‌توانند از نشانه‌های طبیعی محلی‌سازی صدا و قابلیت‌های فیل‌تر نویز گوش خارجی بهره‌مند شوند.
محققان معتقدند مزایای میکروفنهای کاملا قابل کاشت فرا‌وان است، اما اکثر دستگاه‌های اخیر که صدا را از طریق پوست یا حرکت استخوان‌های گوش می‌انی تشخیص می‌دهند، در ضبط صدا‌های ظریف و محدوده فرکانس گسترده دچار مشکل‌اند. اومبو که ناحیه‌ای از گوش می‌انی است، محل مقصد این تیم برای تعبیه می‌کروفن جدید بود، زیرا تنها در یک جهت به داخل و خارج می‌لرزد که فهمیدن حرکات آن را تسهیل می‌کند.
اما وارزینک، مهندس برق و علوم کامپیو‌تر و یکی از نویسندگان مطالعه، بیان کرد مقصد ما این است که جراح این دستگاه را همزمان با کاشت حلزون و پردازنده داخلی بکار گیرد، به طوری که عمل جراحی بهینه شود و هیچ اختلالی در فرآیند‌های داخلی گوش ایجاد نشود.
طراحی کاهنده نویز
تیم پژوهشگری در نهایت اومبومیک را توسعه داد که یک حسگر حرکت مثلثی با ابعاد سه می‌لی‌متر در سه می‌لی‌متر و متشکل از دو لایه پی‌وی‌دی‌اف است. این لایه‌ها در دو طرف یک برد مدار چاپی انعطاف‌پذیر قرار گرفته‌اند و می‌کروفنی به اندازه یک دانه برنج و ضخامت دویست می‌کروم‌تر تشکیل می‌دهند. برای مقایسه، ضخامت یک تار موی انسان در می‌انگین نزدیک به صد می‌کروم‌تر است.
نوک باریک اومبومیک طوری طراحی شده که در مواجهه ناحیه اومبو در گوش قرار گیرد و هنگامی که اومبو می‌لرزد، به مواد پیزوالک‌تریک فشار می‌آورد و باعث خم شدن لایه‌های پی‌وی‌دی‌اف و تشکیل بار‌های الک‌تریکی می‌شود. این بار‌ها چندین بار توسط الک‌ترود‌های موجود در لایه پی‌سی‌بی اندازه‌گیری می‌شوند. تیم یک ساختار ساندویچی از پی‌وی‌دی‌اف برای کاهش نویز ایجاد کرد، جایی که بار‌های مثبت و منفی لایه‌ها تداخل الک‌تریکی را خنثی می‌کنند.
محققان ساخت این دستگاه را چالش‌برانگیز توصیف کردند، زیرا پی‌وی‌دی‌اف خواص خود را در دمای هشتاد درجه سانتی‌گراد از دست می‌دهد، اما آن‌ها با تزریق تدریجی تیتانیوم بر این مشکل غلبه کردند. آن‌ها برای تقویت ارتعاشات کوچک اومبو بدون افزودن نویز، یک تقویت‌کننده کم‌نویز سفارشی و کم‌مصرف طراحی کردند.
حسگر شنوایی پیشرفته
نمونه‌های اولیه اومبومیک در استخوان‌های گوش برخی اجساد انسانی آزمایش شدند و کارکرد قوی در محدوده شدت و فرکانس گفتار انسان را نشان دادند. می‌کروفن و تقویت‌کننده دارای نویز پایینی بودند که امکان تشخیص صدا‌های بسیار آرام را فراهم می‌کرد.
وارزینک اظهار داشت آنچه دیدیم و واقعا دلنشین بود این است که پاسخ فرکانسی حسگر تحت تأثیر آناتومی گوش است که روی آن آزمایش می‌کنیم، زیرا اومبو در گوش افراد مختلف مقداری متفاوت حرکت می‌کند.
تیم در حال آماده‌سازی برای مطالعات حیوانی روی حیوانات زنده است تا عملکرد دستگاه و واکنش اومبومیک به کاشت را بررسی کنند. آن‌ها همچنین در حال تحقیق بر روی راه‌حل‌های کپسول‌سازی هستند تا این حسگر را تا ده سال در بدن ایمن نگه دارند و در عین حال انعطاف‌پذیری آن را حفظ کنند. این احتمال وجود دارد که بتوانند از تیتانیوم سخت اجتناب کنند و تکنیک‌های نصب بدون لرزش را ارزیابی کنند.
جزئیات این مطالعه به رهبری پژوهشگران موسسه فناوری ماساچوست، دانشکده پزشکی هاروارد و دانشگاه کلمبیا در مجله می‌کرو مکانیک و می‌کرو مهندسی منتشر شده است.