完全埋め込み型人工内耳の実現に向けた一歩(A Step Toward Fully Implantable Cochlear Implants)

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2025-01-31 コロンビア大学

完全埋め込み型人工内耳の実現に向けた一歩(A Step Toward Fully Implantable Cochlear Implants)
Image credit: Emma Wawrzynek/MIT

コロンビア大学工学部の研究チームは、完全埋め込み型人工内耳の実現に向けて、頭部内に完全に埋め込むことが可能な小型マイクロフォン「UmboMic」を開発しました。従来の人工内耳は、耳の後ろに装着する外部機器(マイクロフォン、バッテリー、音声プロセッサー)を必要としており、これがユーザーの日常生活に制約を与えていました。新たに開発されたUmboMicは、頭蓋骨内の骨伝導を利用して音を検知することで、外部機器を排除し、完全に体内に埋め込むことが可能です。この技術により、ユーザーは水泳や入浴、睡眠、スポーツなどの活動を制限なく行えるようになると期待されています。研究チームは、UmboMicが完全埋め込み型人工内耳の実現に向けた重要な一歩であると述べています。

<関連情報>

UmboMic:PVDFカンチレバー・マイクロフォン The UmboMic: a PVDF cantilever microphone

Aaron J Yeiser, Emma F Wawrzynek, John Z Zhang, Lukas Graf, Christopher I McHugh, Ioannis Kymissis, Elizabeth S Olson, Jeffrey H Lang and Hideko Heidi Nakajima
Journal of Micromechanics and Microengineering  Published: 18 July 2024
DOI:10.1088/1361-6439/ad5c6d

Abstract

Objective. We present the ‘UmboMic,’ a prototype piezoelectric cantilever microphone designed for future use with totally-implantable cochlear implants. Methods. The UmboMic sensor is made from polyvinylidene difluoride (PVDF) because of its low Young’s modulus and biocompatibility. The sensor is designed to fit in the middle ear and measure the motion of the underside of the eardrum at the umbo. To maximize its performance, we developed a low noise charge amplifier in tandem with the UmboMic sensor. This paper presents the performance of the UmboMic sensor and amplifier in fresh cadaveric human temporal bones. Results. When tested in human temporal bones, the UmboMic apparatus achieves an equivalent input noise of 32.3 dB SPL over the frequency range 100 Hz–7 kHz, good linearity, and a flat frequency response to within 10 dB from about 100 Hz–6 kHz. Conclusion. These results demonstrate the feasibility of a PVDF-based microphone when paired with a low-noise amplifier. The reported UmboMic apparatus is comparable in performance to a conventional hearing aid microphone. Significance. The proof-of-concept UmboMic apparatus is a promising step towards creating a totally-implantable cochlear implant. A completely internal system would enhance the quality of life of cochlear implant users.

生物工学一般
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