Безбатарейное устройство, действующее как искусственная ушная улитка

Для многих людей с нарушениями слуха проблема может заключаться в повреждении крошечных волосков в ушной улитке, которые помогают преобразовывать звуковые волны в электрический сигнал, который мозг может распознать и интерпретировать. Такое повреждение, как правило, необратимо, и лучшим вариантом восстановления слуха может стать устройство, которое можно вставить или имплантировать в ухо. Эта ситуация вдохновила исследователей на попытки разработать искусственную улитку, но в настоящее время такие устройства требуют внешнего источника питания, например батареи, что означает, что они могут быть громоздкими или требовать периодической замены.

Ученые из Хуачжунского университета науки и технологии в Китае разработали не требующее электропитания устройство, которое может стать основой для создания искусственной ушной улитки для помощи при потере слуха. Улитка, часть внутреннего уха в виде спиралевидной полости в костном "лабиринте", преобразует звуковые волны в электрические импульсы, и новое устройство выполняет аналогичную функцию. Прибор состоит из покрытых диоксидом кремния наночастиц титаната бария, смешанных с проводящим полимером, образующих пьезо-трибоэлектрический материал, который генерирует электрический сигнал под воздействием звуковых волн.

Разработчики обработали материал так, что он стал похож на губку, что позволило наночастицам колебаться, когда звуковые волны ударялись о материал, в результате чего возникал электрический заряд.

Данные о своем исследовании китайские ученые опубликовали в журнале ACS Nano.

Идея заключается в том, что, когда звуковые волны ударяются об устройство в ухе, оно генерирует соответствующий электрический заряд, который может быть интерпретирован мозгом. Чтобы сделать имплантат как можно более полезным, исследователи разработали его таким образом, чтобы он мог генерировать максимальный электрический сигнал на частоте 170 герц, что находится в диапазоне голоса взрослого человека.

На данный момент команда протестировала устройство на модели уха, воспроизводя музыкальное произведение, а затем преобразуя соответствующий электрический сигнал, генерируемый устройством, в новый музыкальный файл. Они сообщили, что музыкальное произведение было узнаваемо при воспроизведении нового музыкального файла, что свидетельствует о том, что устройство точно преобразует звуки в электрический сигнал.       

Потребуется дальнейшее развитие, прежде чем технология станет достаточно хорошей для использования в качестве искусственной улитки, но путь вперед стал немного яснее.