Un dispozitiv inspirat din biologie ar putea îmbunătăți diagnosticul pierderii auditive timpurii
Un proiect de cinci ani, în valoare de 1,84 milioane de dolari, finanțat de Institutele Naționale de Sănătate, va fi condus de Jian Zhou, profesor asistent la Universitatea Binghamton, pentru a crea o sondă pentru canalul urechii cu dublu senzor, care va detecta mai precis și mai fiabil emisiile otoacoustice.
Zhou va colabora cu co-investigatorii Ronald Miles, profesor distins la Universitatea Binghamton, și Christopher Shera, profesor la Keck School of Medicine a Universității din California de Sud. Echipa își propune să construiască un prototip în primii trei ani și să îi refineze performanța prin teste cu participanți.
Microfoanele de flux au multe aplicații potențiale. Reconsiderarea lor ca dispozitive medicale ar putea ajuta milioane de oameni cu deficiențe auditive să primească un diagnostic mai bun și să ofere feedback valoros pentru tratament.
Microfoanele convenționale detectează presiunea sonoră, dar sunetul cauzează și mișcarea aerului, ceea ce detectează viteza particulelor. Miles a declarat: „Una dintre obsesile mele a fost că nu trebuie să auzi presiunea pentru a detecta sunetul. Ai putea detecta mișcarea aerului.”
Proba va construi pe tehnologiile dezvoltate de Miles și Zhou, ambii membri ai Departamentului de Inginerie Mecanică al Colegiului Thomas J. Watson de Inginerie și Științe Aplicate, inclusiv tehnologia de detecție brevetată inspirată de modul în care păianjenii aud sunetul prin pânzele lor.
În timp ce își obținea doctoratul la Binghamton, Zhou a avut o inspirație după ce a observat o pânză de păianjen mișcându-se în vânt. A revenit în laboratorul lui Miles cu ideea de a folosi ceva puternic, dar subțire, precum mătasea de păianjen, pentru a detecta viteza particulelor.
După câteva experimente, cercetătorii au descoperit că dispozitivul putea răspunde la sunet cu o fidelitate perfectă între 1 hertz și 50 kilohertz, având un interval de frecvență mai larg și un răspuns mai uniform decât microfoanele bazate pe presiune.
Deși tehnologia nu mai depinde de recoltarea mătăsii de la păianjeni, Zhou rămâne recunoscător pentru acea idee. „Nu voi spune că putem face mai bine, dar putem crea structuri mai mici decât fac insectele folosind nanotehnologia,” a spus el.
Microfonul inspirat din biologie a fost comercializat de firma canadiană de capital de risc TandemLaunch și compania sa derivată Soundskrit. Pentru sonda auditivă, echipa din Binghamton plănuiește să o micșoreze, să integreze un laser pentru mai multă precizie și să includă un microfon acustic de presiune mai tradițional, asigurându-se totodată că rămâne sigur pentru pacienți.
Atunci când un sunet pătrunde în ureche, un sunet mult mai tăcut revine. Dacă un dispozitiv captează și analizează acest sunet, audiologii pot determina dacă există probleme auditive.
Cohlea, o cavitate în formă de spirală unde firele senzoriale captează undele sonore, generează emisiile otoacoustice (OAE) ca răspuns la stimulii auditivi. Studiile au demonstrat că OAE dispar după ce urechea internă a fost deteriorată.
Dimensiunea mică a canalului auditiv și a sistemului auditiv uman face studiul complicat, dar Miles este optimist în privința designului: „Acest proiect va necesita progrese tehnologice semnificative, ceea ce este ceea ce facem, deoarece suntem ingineri care creăm lucruri.”
Zhou a adăugat: „Dacă vom avea succes cu acest proiect, vom introduce un nou instrument care ne va ajuta să înțelegem mai bine cum funcționează urechea și să detectăm pierderea auditivă mai devreme și mai precis.”
