Наука

Інженери створили адаптивного штучного равлика, який поліпшить роботу слухових апаратів

В останні роки інженери розробили багато систем, натхнених біологією людини і тварин. Точно відтворюючи складні біологічні процеси, вони зможуть надійно і ефективно вирішувати проблеми реального світу.

Нещодавно інженери розробили новий мікроелектромеханічний датчик, натхненний равликом, спіралевидною порожниною у внутрішньому вусі людини. Вона виробляє нервові імпульси у відповідь на звукові коливання. Штучний равлик, представлений в журналі Nature Electronics, обробляє звуки і виявляє окремі сигнали в галасливій обстановці більш ефективно, ніж прості мікрофони.

«Ідея дослідження полягала в тому, щоб створити штучні волоскові клітини, подібні волосковим клітинам у внутрішньому вусі, які відповідають за виявлення звуку в людському вусі», — розповіла Tech Xplore Клаудія Ленк, провідний автор статті.

Людське вухо і вуха інших ссавців працюють зовсім інакше, ніж звичайні мікрофони. Вони фіксують всі тони (тобто частоти) звукового сигналу одночасно. Гучні тони іноді маскують більш тихі. Вуха, з іншого боку, містять різні волоскові клітини, які відповідають за виявлення різних тонів (тобто звукових сигналів в різних частотних діапазонах).

Новий мікроелектромеханічний равлик (МЕМС) складається з двох ключових компонентів. Перший включає серію невеликих кремнієвих кантилеверів, призначених для роботи в якості штучних волоскових клітин. Вони виявляють звукові сигнали з навколишнього середовища. Другий — це петля зворотного зв’язку, яка індивідуально налаштовує властивості виявлення кожного кантилевера.

Кантилевери коливаються при впливі звуку, і це коливання вимірюється вбудованою системою зчитування у вигляді електронного сигналу. Кожен кантилевер також містить привід. Якщо подавати напругу на привід, він змушує кантилевер згинатися або коливатися в залежності від прикладеного сигналу.

Оцінка біоінспірованого (розумного) датчика в порівнянні зі стандартним мікрофоном. 
Надано: Технічний університет Ільменау / Майкл Райхель

Сигнал зворотного зв’язку, створюваний петлею зворотного зв’язку штучного равлика змінює спосіб виявлення звуку окремим кантилевером, наприклад, модулюючи його посилення, чутливість і ширину смуги. Роботу кантилевера можна налаштувати так, щоб воно було нелінійним. Це означає, воно буде змінюватися в залежності від амплітуди вловлювальних звуків — більше тихі звуки можна посилити, а більш гучні — заглушити.


Підписуйтеся на нас в Гугл Новини, а також читайте в Телеграм і Фейсбук


Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *

Цей сайт використовує Akismet для зменшення спаму. Дізнайтеся, як обробляються ваші дані коментарів.

Back to top button