2022-05-04
 
这种灵活的装置可以在没有电池的情况下治疗听力损失
2022年05月04日   阅读量:1014

“基于压电-摩擦电效应的人工耳蜗声核壳共振采集器”ACS Nano

有些人天生就有听力损失,而另一些人则是由于年龄、感染或长期接触噪音而患上听力损失的。在许多情况下,内耳耳蜗中允许大脑在声音时识别电脉冲的细毛被损坏。作为向先进人工耳蜗迈进的一步,ACS Nano的研究人员报告了一种导电膜,当植入模型耳内时,该膜可以将声波转换为匹配的电信号,而无需外部电源。

当内耳内的毛细胞停止工作时,就无法逆转损伤。目前,治疗仅限于助听器或人工耳蜗植入。但这些设备需要外部电源,并且很难正确放大语音,以便用户理解。一种可能的解决方案是模拟健康的耳蜗毛,将噪音转换为大脑处理的电信号,作为可识别的声音。为了实现这一点,之前的研究人员已经尝试了自供电压电材料和摩擦电材料,前者在声波伴随的压力下被压缩时会带电,后者在被声波移动时会产生摩擦和静电。然而,这些设备并不容易制造,也不能在人类语言所涉及的频率范围内产生足够的信号。因此,王云明和同事们希望用一种简单的方法来制造一种既使用压缩又使用摩擦的材料,以在广泛的音频范围内实现高效率和高灵敏度的声学传感设备

为了制造一种压电摩擦电材料,研究人员将涂有二氧化硅的钛酸钡纳米颗粒混合到导电聚合物中,然后将其干燥成一层柔软的薄膜。接下来,他们用碱性溶液去除二氧化硅外壳。这一步在纳米颗粒周围留下了一层海绵状的薄膜,当受到声波的冲击时,纳米颗粒可以相互碰撞。在测试中,研究人员发现纳米颗粒和聚合物之间的接触使膜的电输出比原始聚合物增加了55%。当他们将薄膜夹在两个薄金属网格之间时,声传感装置产生的最大电信号为170赫兹,频率在大多数成年人的声音范围内。最后,研究人员将该设备植入模型耳朵中,播放音乐文件。他们记录了电输出,并将其转换成一个新的音频文件,该文件与原始版本非常相似。研究人员表示,他们的自动供电设备对听到大多数声音所需的大范围声学非常敏感。

作者承认中国国家自然科学基金项目、中央大学基础研究经费和双级自主创新学科建设经费。

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