Инженеры создали адаптивную искусственную улитку, которая улучшит работу слуховых аппаратов

В последние годы инженеры разработали много систем, вдохновленных биологией человека и животных. Точно воспроизводя сложные биологические процессы, они смогут надежно и эффективно решать проблемы реального мира.

Недавно инженеры разработали новый микроэлектромеханический датчик, вдохновленный улиткой, спиралевидной полостью во внутреннем ухе человека. Она производит нервные импульсы в ответ на звуковые колебания. Искусственная улитка, представленная в журнале Nature Electronics, обрабатывает звуки и обнаруживает отдельные сигналы в шумной обстановке более эффективно, чем простые микрофоны.

«Идея исследования заключалась в том, чтобы создать искусственные волосковые клетки, подобные волосковым клеткам во внутреннем ухе, которые отвечают за обнаружение звука в человеческом ухе», — рассказала Tech Xplore Клаудия Ленк, ведущий автор статьи.

Человеческое ухо и уши других млекопитающих работают совсем иначе, чем обычные микрофоны. Они фиксируют все тона (т. е. частоты) звукового сигнала одновременно. Громкие тона иногда маскирют более тихие. Уши, с другой стороны, содержат различные волосковые клетки, которые отвечают за обнаружение различных тонов (т. е. звуковых сигналов в разных частотных диапазонах).

Новая микроэлектромеханическая улитка (МЭМС) состоит из двух ключевых компонентов. Первый включает серию небольших кремниевых кантилеверов, предназначенных для работы в качестве искусственных волосковых клеток. Они обнаруживают звуковые сигналы из окружающей среды. Второй — это петля обратной связи, которая индивидуально настраивает свойства обнаружения каждого кантилевера.

Кантилеверы колеблются при воздействии звука, и это колебание измеряется встроенной системой считывания в виде электронного сигнала. Каждый кантилевер также содержит привод. Если подавать напряжение на привод, он заставляет кантилевер изгибаться или колебаться в зависимости от приложенного сигнала.

Оценка биоинспирированного (умного) датчика по сравнению со стандартным микрофоном. 
Предоставлено: Технический университет Ильменау/Майкл Райхель

Сигнал обратной связи, создаваемый петлей обратной связи искусственной улитки меняет способ обнаружения звука отдельным кантилевером, например, модулируя его усиление, чувствительность и ширину полосы. Работу кантилевера можно настроить так, чтобы оно было нелинейным. Это значит, оно будет меняться в зависимости от амплитуды улавливаемых звуков — более тихие звуки можно усилить, а более громкие — заглушить.

Читать далее:

Найдена уникальная звездная система: ее планеты противоречат известным моделям

Найден странный радиовсплеск: он ставит под сомнение то, что ученые о них знают

Посмотрите, как взорвалась самая большая за последние 10 лет сверхновая

На обложке: один датчик (консольный) улитки МЭМС (без обратной связи). Предоставлено: Технический университет Ильменау/Майкл Райхель

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Астрономы сфотографировали «детство Вселенной» до появления галактик
Космос
Прощальные кадры: лунный модуль сфотографировал закат на Луне
Наука
Гены загадочных предков людей повлияли на работу мозга, показало исследование
Наука
В Петербурге открыли лабораторию для создания компьютеров, которые имитируют работу мозга
Наука
Телескоп «Евклид» показал 26 млн галактик: опубликованы первые результаты миссии
Космос
Крошечных морских животных увеличили в пять раз, чтобы рассмотреть их клетки
Наука
В Сеченовском Университете появится «умная» операционная 
Новости
Операторы связи начали заменять китайское оборудование на российское
Новости
В России хотят обязать использование отечественных процессоров для ИИ
Новости
Посмотрите на первого робота-гуманоида Nvidia в действии
Новости
Образцы с обратной стороны Луны показали, какой она была в прошлом
Космос
Морские интернет-кабели научились «прослушивать» на предмет саботажа
Новости
Нового рекорда на термоядерном синтезе добились в России
Наука
Российские ученые разработали материалы для памяти будущего  
Наука
Выяснилось, какие мутации ДНК ускоряют старение  
Наука
«Суперджет» с российскими двигателями ПД-8 впервые поднялся в воздух
Новости
Светочувствительные нановолокна ускорили рост нейронов  
Наука
ChatGPT может «заболеть» тревожностью и депрессией, но есть способ его «успокоить»  
Новости
Москва сократила выбросы углерода на 190 000 тонн благодаря электробусам  
Новости
Игуаны совершили рекордное путешествие миллионы лет назад: они проплыли по океану 8 000 км
Наука