اندی کوربلی -8 ژوئیه 2024-نوزادی که از کاشت حلزون استفاده می کند – اعتبار Bjorn Knetsch، CC 2.0.
مهندسان بیوتکنولوژی اولین کاشت حلزون کاملاً داخلی را توسعه داده‌اند که به کاربران اجازه می‌دهد بدون نگرانی در مورد سخت‌افزار خارجی حرکت کنند، ورزش کنند، شنا کنند و از طیف کاملی از فعالیت‌های انسانی لذت ببرند.
این سخت‌افزار خارجی معمولاً بالای گوش یا اطراف سر قرار می‌گیرد و از هر نوع فعالیت شدید از جمله خواب جلوگیری می‌کند، زیرا دستگاه به استخوان‌های نرم شقیقه فشار می‌آورد.
علیرغم این موانع، کاشت حلزون یکی از پرکاربردترین قطعات بیوتکنولوژی روی زمین است و به بیش از یک میلیون نفر اجازه داده است تا دنیای اطراف خود را بشنوند.این فقط شامل افراد مسن‌تر نمی‌شود که شنوایی آنها از بین رفته است، بلکه شامل نوزادان ناشنوا یا کم شنوا می‌شود که برای رشد اجتماعی و آموزشی عادی به سر و صدا، به‌ویژه صدای انسان، نیاز مبرم دارند.
اما از آنجایی که نوزادان اهمیت ایمپلنت را برای رشد خود درک نمی کنند، می توانند سخت افزار خارجی را کنار بزنند یا به طور کامل حذف کنند، و بدون هیچ گزینه دیگری، والدین و پزشکان مجبورند از نوار پزشکی یا روسری ضد کودک استفاده کنند. که مانع از حذف آن می شود.
محققان MIT، چشم و گوش ماساچوست، دانشکده پزشکی هاروارد و دانشگاه کلمبیا برای تلاش برای برداشتن این بار از دوش همه کاربران حلزون، اولین کاشت حلزون را که کاملاً با جراحی کاشته می‌شود، ابداع کردند.طراحی جدید آن بر ارتعاشات تک جهتی استخوانی در قسمت میانی کانال شنوایی به نام umbo متکی است.
این تیم برای تولید نمونه اولیه خود مجبور به مقابله با چالش های زیادی بود. ارتعاشات Umbo در نانومتر اندازه‌گیری می‌شوند که به یک میکروفون بسیار حساس نیاز دارد. یک میکروفون بسیار حساس همچنین باید دارای ویژگی های دروازه ای باشد تا از صدای بلند الکترونیکی که در آن کار می کند جلوگیری کند. همچنین باید در میلی‌مترهای پایین اندازه‌گیری شود.
هر حسگر قابل کاشت نیز باید با مایع پویا و محیط گرم بدن انسان مقابله کند. با این حال، یک دستگاه حلزون کاملاً قابل کاشت نیز مزایای بزرگی خواهد داشت. از آنجایی که آنها در دو طرف سر نصب می شوند، دستگاه تقویت کننده صدا نمی تواند از فیلتر کردن نویز و نشانه های محلی سازی صدا که توسط ساختار گوش خارجی ارائه می شود، استفاده کند.
این تیم با غلبه بر همه این موانع، UmboMic، یک حسگر حرکتی مثلثی، 3 میلی متر در 3 میلی متر را ایجاد کرد. این ماده از یک ماده “پیزوالکتریک” به نام پلی وینیلیدین دی فلوراید (PVDF) تشکیل شده است. مواد پیزوالکتریک زمانی که فشرده یا کشیده می شوند بار الکتریکی تولید می کنند و هنگامی که به سختی در مقابل Umbo قرار می گیرند، ارتعاشات استخوان شنوایی باری را ایجاد می کند که دستگاه را نیرو می دهد.
PVDF یک برد مدار چاپی منعطف را ساندویچ می کند و برای به حداکثر رساندن عملکرد دستگاه، یک تقویت کننده کم نویز سیگنال را افزایش می دهد و در عین حال نویز ناشی از وسایل الکترونیکی را به حداقل می رساند. هیچ تقویت‌کننده‌ای که با مشخصات تیم‌ها مطابقت داشته باشد وجود نداشت، بنابراین آنها مجبور بودند خودشان را بسازند.
کارل گروش، استاد مهندسی مکانیک در دانشگاه میشیگان که در تحقیق یا توسعه شرکت نکرد، به MIT Press گفت که قابلیت‌های این اختراع کاملاً جدید هم شگفت‌انگیز و هم چشمگیر است.
گروش گفت: «نتایج در این مقاله پاسخ پهن باند لازم و نویز کم مورد نیاز برای عمل به عنوان یک حسگر صوتی را نشان می‌دهد. این نتیجه شگفت‌انگیز است، زیرا پهنای باند و کف صدا با میکروفون سمعک تجاری رقابتی است. این عملکرد نوید این رویکرد را نشان می‌دهد که باید دیگران را برای پذیرش این مفهوم ترغیب کند.»
این تیم اکنون در حال حرکت به سمت آزمایشات حیوانات است.
