Tiny Microphone kan worden geïmplanteerd in het middenoor

Hoewel cochleaire implantaten de standaardhoren hebben hersteld bij ongeveer 220.000 doven over de hele wereld, vereisen ze wel dat de personen een microfoon en bijbehorende elektronica achter het oor dragen, wat niet alleen een sociaal stigma veroorzaakt, maar ook problemen oproept in termen van betrouwbaarheid en patiënten voorkomt van zwemmen en enkele andere activiteiten. Deze problemen kunnen nu worden voorkomen dankzij een kleine prototype microfoon die in het middenoor kan worden geïmplanteerd.
Een studie online gepubliceerd in het tijdschrift Institute of Electrical and Electronics Engineers Transacties op biomedische technologie meldt dat het proof-of-concept-apparaat, ontwikkeld door een ingenieur van de Universiteit van Utah en zijn team in Ohio, met succes is getest in de gehoorgangen van vier kadavers.
Ongeveer een derde van de 220.000 mensen wereldwijd met ernstige doofheid of ernstig gehoorverlies met cochleaire implantaten komt uit de Verenigde Staten, waarbij twee vijfde van de ontvangers kinderen zijn. Conventionele cochleaire implantaten bestaan ??uit drie hoofdonderdelen, namelijk een microfoon die geluid oppikt, een signaalprocessor en een radiozendspoel, die extern achter het oor van de persoon worden gedragen die signalen doorgeeft aan de interne ontvangerstimulator die onder de huid achter de huid is geïmplanteerd het oor dat geluidssignalen omzet in elektrische impulsen, die vervolgens via de kabel worden doorgegeven aan tussen 4 en 16 elektroden die door het slakkenhuis van het binnenoor slingeren, de gehoorgang, het trommelvlies en de gehoorbotten passeren en de gehoorzenuwen stimuleren die de patiënt in staat stellen horen.
Senior auteur, Darrin J. Young, universitair hoofddocent elektrische en computertechnologie aan de Universiteit van Utah en USTAR, het Utah Science Technology and Research-initiatief, zegt:

"Het is een nadeel dat al deze dingen aan de buitenkant zijn bevestigd. Stel je voor dat een kind een microfoon achter het oor draagt. Het veroorzaakt problemen voor veel activiteiten. Zwemmen is het belangrijkste probleem. En het is niet handig om deze dingen te dragen als ze moeten draag een helm."

Hij gaat door:

"voor volwassenen is het sociale perceptie, het dragen van dit ding geeft aan dat je enigszins gehandicapt bent en dat voorkomt eigenlijk dat een behoorlijk percentage van de kandidaten het implantaat krijgt." Ze maken zich zorgen over het negatieve beeld, "en wat betreft betrouwbaarheid voegt Young toe," als je heb draden aangesloten van de microfoon op de spoel, die draden kunnen breken. "

Normaal gesproken trilt het trommelvlies als geluid in de gehoorgang komt. Het trommelvlies verbindt de umbo met een drie verbonden kleine botten, d.w.z. de malleus, het incus en de stijgbeugel, algemeen bekend als de hamer, aambeeld en beugel, die trillen. De stijgbeugel raakt het slakkenhuis, de met vocht gevulde kamer van het binnenoor, die de haarcellen (sensorische receptoren) op de beweging van het binnenmembraam van het slakkenhuis beweegt en de afgifte van een chemisch neurotransmitter activeert die de geluidssignalen naar de hersenen transporteert. Deze haarcellen of sensorische receptoren functioneren niet bij diep dove mensen die kwalificeren als kandidaten voor cochleaire implantaten. De reden hiervoor kan geboorteafwijkingen, nadelige effecten van medicijnen, blootstelling aan te luide geluiden of bepaalde virusinfecties zijn.

Het apparaat, ontwikkeld door Young, implanteert alle externe componenten, zodat geluiden via de gehoorgang worden overgebracht in het trommelvlies, dat vibreert zoals het normaal doet. Bij de umbo heeft Young echter een sensor bevestigd met een chip die bekend staat als een versnellingsmeter om trillingen te detecteren. Beide werken als een microfoon die geluidstrillingen detecteert en omzet in elektrische signalen die naar de elektroden in het slakkenhuis worden gestuurd. Hoewel patiënten nog steeds een oplader achter het oor moeten dragen, kan de geïmplanteerde batterij 's nachts worden opgeladen tijdens het slapen en in jonge staten zou de levensduur van de batterij één tot enkele dagen duren.
Hij zegt dat het prototype, dat ongeveer zo groot is als een gum op een potlood, kleiner moet worden gemaakt en verbeterd moet worden om stillere, lage tonen te kunnen detecteren, daarom zouden testen in mensen over ongeveer drie jaar mogelijk moeten zijn . Het doel van het huidige prototype van de verpakte microfoon met middenoor, die 2,5 mm bij 6,2 mm is, dat wil zeggen ongeveer een tiende bij een kwart inch en 25 mg of minder dan een duizendste van een ounce weegt, is om de pakket tot 2 x 2 mm groot.
Volgens de studie is het meest efficiënte inkomende uitgezonden geluid naar de microfoon eerst het aambeeld, één van de drie kleine botten in het middenoor, chirurgisch te verwijderen. Young stelt dat de microfoon mogelijk ook deel uitmaakt van een geïmplanteerd hoortoestel dat conventionele hoortoestellen kan vervangen voor een bepaalde groep patiënten van wie de gehoorbotjes zijn aangetast en niet in staat zijn adequaat geluiden van conventionele hoortoestellen over te brengen. Het chirurgische implantaat zou de goedkeuring van de Amerikaanse Food and Drug Administration vereisen.
Traditionele microfoons bevatten een membraan of diafragma dat beweegt en produceert een elektrische signaalverandering in reactie op geluid, maar ze vereisen een opening voor het geluid dat binnenkomt, dat verstopt zou raken door groeiend weefsel indien geïmplanteerd. De middenoormicrofoon van Young daarentegen gebruikt een accelerometer, een 2,5-microgrammassa bevestigd aan een veer die in een verzegelde verpakking zou worden geplaatst die een siliciumchip met een laag vermogen bevat om geluidstrillingen om te zetten in uitgaande elektrische signalen. Het pakket is vastgelijmd aan de umbo, waardoor de versnellingsmeter kan trillen wanneer hij trillingen van het trommelvlies ontvangt. De bewegende massa genereert een elektrisch signaal, versterkt door de chip, dat op zijn beurt verbinding maakt met een spraakprocessor en een stimulator die is verbonden met de elektroden in de cochlea.
Young legt uit:

"Alles is hetzelfde als een conventioneel cochleair implantaat, behalve dat we een implanteerbare microfoon gebruiken die de vibratie van het bot gebruikt."

Het team testte de nieuwe microfoon met behulp van de tijdelijke botten en gehoorgang, trommelvlies en gehoorbeenderen van vier kadaverdonoren. Ze stopten buizen in de gehoorgang met een kleine luidspreker en genereerden tonen van verschillende frequenties en luidheid. De geluiden die de geïmplanteerde microfoon oppikte, werden gemeten met behulp van een laserapparaat om de vibratie van de kleine oorbotten te meten. Ze ontdekten dat de umbo, d.w.z. de locatie waar het trommelvlies verbinding maakt met de hamer of de malleus, de grootste geluidstrilling produceerde, vooral als het aambeeldbeen eerst chirurgisch werd verwijderd.
Toen de prototype microfooneenheid aan de umbo was bevestigd, ontdekte het team dat hoewel het in staat was om middelgrote toonhoogtes op conversatievolumes op te pikken, het echter moeite had om stillere, laagfrequente geluiden te detecteren, iets wat Young van plan is te verbeteren .
Terwijl de uitvoer van de microfoon werd gemaakt naar luidsprekers in de studie, in een echt persoon, zou de microfoon het geluid overbrengen naar de geïmplanteerde spraakprocessor. Young demonstreerde de microfoon door deze te gebruiken om de start van de negende symfonie van Beethoven vast te leggen terwijl hij in een kadaveroor werd geïmplanteerd en merkte dat het gemakkelijk herkenbaar was, hoewel het een beetje vaag en gedempt klonk, maar Young zegt:

"De muffling kan worden uitgefilterd."

Geschreven door Petra Rattue