设计用于完全植入式听力假肢的多带宽压电微电子机械系统加速度计:有多少带宽足够?
Panagiota Kitsopoulos1, Karl Grosh1,2
1Department of Mechanical Engineering, University of Michigan, G. G. Brown Building, 2350 Hayward Street, Ann Arbor, Michigan 48109, USA.
The Journal of the Acoustical Society of America
|June 17, 2025
概括
研究人员使用压电微电子机械系统 (MEMS) 加速度计开发了一种新的,紧的植入式麦克风. 这一进步旨在通过克服当前助听器的局限性,使听力假肢的24/7使用成为可能.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 声学 声学 在声学方面
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 目前的助听器和耳植入器存在一些局限性,阻碍了广泛采用和持续使用.
- 完全可植入的听力假肢需要一个强大的,轻量级的,低噪音的麦克风,以实现24小时不间断的功能.
- 现有的可植入传感器不符合先进听力假肢的性能标准.
研究的目的:
- 开发一个多带宽,可植入麦克风传感器,满足严格的噪音底层要求.
- 优化用于听觉应用的压电微电子机械系统 (MEMS) 加速度计的设计.
- 减少可植入的听觉传感器的尺寸,以提高可制造性和集成性.
主要方法:
- 采用了离散和详尽的设计优化方法.
- 利用经过实验验证的分析模型来模拟MEMS加速度计的性能.
- 专注于压电MEMS加速度计,因为它们在小型化和灵敏度方面的潜力.
主要成果:
- 确定了一个四带宽加速度计设计,满足100 Hz - 8 kHz的20声噪声底部.
- 实现了一个MEMS模块大小为825μm × 575μm.
- 与以前的双带宽传感器相比,MEMS的死亡面积减少了23%.
结论:
- 开发的MEMS加速度计设计是迈向功能性,完全可植入的听力假体麦克风的重要一步.
- 优化方法成功地平衡了性能要求与物理约束,如面积最小化.
- 这种微型传感器技术有可能提高听觉假肢的功能和用户体验.
