Human Inner Ear Implant with an Acoustic Information Transmission Channel

Abstract

В роботі розглянута електроакустична система – імплантат внутрішнього вуха людини Імплантат слугує для часткового відновлення слуху людини шляхом безпосереднього впливу на нервові закінчення завитки електричними імпульсами. Електричне подразнення слухового нерву, в свою чергу, приводить до слухових відчуттів. Обрана блок-схема імплантата, що використовує ультразвукову лінію зв'язку між зовнішньою та внутрішньою частинами системи. Проведено теоретичне дослідження впливу параметрів на частотні властивості та чутливість ультразвукової лінії передачі акустичної інформації, яке базується на математичному алгоритмі, що реалізує розрахунок чутливості каналу передачі залежно від частоти та параметрів каналу. Для розрахунків вибрано багатошарову модель лінії зв’язку, яка містить випромінюючу та приймаючу п'єзопластини, два протектори для забезпечення безпечного контакту між приймаючою-випромінюючою п'єзопластинами та біотканиною, проміжний шар біотканини, два демпфери, які прилягають до випромінювача та приймача відповідно. При цьому враховано, що демпфери мають обмежені розміри. В результаті, теоретично досліджено вплив окремих конструктивних параметрів лінії передачі на максимальну чутливість лінії та її частотну характеристику.

The paper considers an implant of the human inner ear as an electroacoustic system. The implant serves to partially restore human hearing by direct impact on the nerve endings of the coil with electrical impulses. Electrical stimulation of the auditory nerve, in turn, leads to auditory sensations. A block diagram of an implant using an ultrasonic communication line between the external and internal parts of the system is selected. A theoretical study of the influence of parameters on the frequency properties and sensitivity of the ultrasonic line of acoustic information transmission was carried out, which is based on a mathematical algorithm that implements the calculation of the sensitivity of the transmission channel depending on the frequency and channel parameters. A multilayer model of the communication line was chosen for calculations, which contains emitting and receiving piezo plates, two protectors to ensure safe contact between the receiving and emitting piezo plates and bio tissue, an intermediate layer of bio tissue, two dampers that are adjacent to the emitter and receiver, respectively. At the same time, it is considered that the dampers have limited dimensions. As a result, the influence of individual design parameters of the transmission line on the maximum sensitivity of the line and its frequency characteristic is theoretically researched.