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以微型加工技術製造的機械耳蝸

2011/02/09 | 未分類 |

Original publish date:Feb 10, 2005

編輯 HCC 報導

密西根大學研究人員研發了首具以微型加工技術製造的實體尺寸機械耳蝸。

耳蝸(cochlea)裡的聽覺毛細胞(sensory hair cells)可以感測到在淋巴液內移動的聲波,並且將聲波轉換為電子訊號,聽神經再將此訊號傳遞到大腦。沿著耳蝸螺旋管(cochlear spiral)旋繞的基底膜(basilar membrane)在底部繃的較緊,接近中央位置則變得較軟,由於聲波在耳蝸內部不同的位置振動,使得耳朵能聽到不同的聲音。

機械耳蝸的作用原理與生物耳蝸相同,以薄膜結構模仿基底膜構造。密西根大學助理教授Grosh與博士班研究生Robert White利用微機電(MEMS)製程技術模擬耳蝸與基底膜,於矽晶片表面蝕刻出長約3公分、深度約110微米、寬度變化的管道,管道一端留出一個長2.1mm、寬1.1mm的矩形入口處。管道表面以可撓、正交性的薄膜密封,薄膜厚度約為0.32微米;薄膜寬度最窄處為0.14mm,最寬處為1.82mm。薄膜寬度以指數漸變式變化來模擬基底膜的繃緊程度,所以可提供類似耳蝸頻率位置映射(cochlear-like frequency-position mapping)所需的變化聲阻抗(varying acoustic impedance)。

此填充矽油的管道可作用為耳蝸螺旋管,當聲波進入薄膜入口處,觸及薄膜,產生一個沿著管道前進的波動,與漸變寬度的薄膜互動,其行為類似耳蝸的基底膜,因此管道可以分別不同的頻率音調(frequency tone)。

密大的機械耳蝸有三個優點,首先是其尺寸大小如實體,其次是適合大量生產,最後是能以低功率機械方式進行聲學信號處理。密大的研發成果尚無法植入人耳,不過可能當作人工耳蝸的組件,依據Karl Grosh的看法,目前可應用為軍事用或商用的低功率感應器。

參考來源:

本文版權聲明與轉載授權資訊:

  • [Mar 22, 2006] 耳蝸的妙用
  • [Jun 17, 2002] 聽覺毛細胞之神經傳導物質釋放模式

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