Global Sources
電子工程專輯
 
電子工程專輯 > 感測器/MEMS
 
 
感測器/MEMS  

新式智慧型助聽器靈感來自蒼蠅聽覺

上網時間: 2014年08月07日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:助聽器  聽覺  低功耗  麥克風  免電池 

從一隻蒼蠅聽覺而來的靈感,啟發研究人員們開發出一款全新的低功耗麥克風元件,可望為打造新一代的智慧型免電池助聽器而舖路。

美國德州大學(UT)奧斯汀分校庫克瑞爾工程學院(Cockerell School of Engineering)的研究人員們利用一種黃色的寄生型蒼蠅(Ormia ochracea)所具有的特殊聽覺結構,開發出一種全新的助聽器,它能夠只強調配戴者想聽到的聲音。

這種寄生蠅擁有獨特的聲音處理機制能夠在2度範圍內確定聲音的方向,因而準確地定位出一隻鳴叫中的蟋蟀位置。

由於聲音的速度限制以及人類兩耳之間存在距離,一般來說,人類和其他哺乳動物能夠定位出聲音的來源,主導這項研究的Cockerell工程學院電子與電腦工程系副教授Neal Hall表示。

「當人們依據聲音尋找某一事件時,利用的就是聲音的有限速度,」他解釋說,「 聲音只是以有限速度在空氣中移動的壓力波。當你走在街道上時,如果附近的汽車傳出喇叭聲,你就會知道該朝哪個方向轉過去,因為聲音到達你其中一只耳朵的速度比到達另一只耳朵的速度更快一些。在潛意識中,你的大腦利用這些資料來辨識聲音來源的方向。」

研究人員們經由這種寄生蠅的聲音處理機制啟發,開發出一款低功耗的麥克風元件。
圖中顯示研究人員們經由這種寄生蠅的聲音處理機制啟發,開發出一款低功耗的麥克風元件。德州大學奧斯汀分校Cockerell工程學院的研究人員們開發出這種能夠用來開發免電池助聽器的微型元件。這種新式助聽器能讓配戴者鎖定自已有興趣的聲音,阻擋掉環境噪音。
(來源:University of Texas Austin)

研究團隊觀察這種特殊類型的寄生蒼蠅擁有不同的聲音經驗,Hall說,由於蒼蠅的特殊聽覺結構,使其聲音以一種蹺蹺板的方式相移。這放大了時間延遲,並且讓寄生蠅能夠比其他昆蟲或動物更準確地定位聲音來源。

「利用這種蹺蹺板原理,寄生蠅能機械性地處理一些很小的差異,」他說:「跨越蹺蹺板的聲壓差異使其進入搖擺運動,就好像不同重量的孩子坐在蹺蹺板兩端上下搖一樣。」

利用這種結構作為模型,德州大學奧斯汀分校的研究團隊們以矽晶打造出一款2mm寬的麥克風元件,幾乎就像是寄生蠅的聽覺器官一樣。該元件是由可撓性光束和壓電材料構成,利用壓電材料讓研究團隊能同時測量光束的撓曲與旋轉。這些動作使其得以複製寄生蠅的聽覺。

Neal指出,雖然過去也已經打造出類似的元件,但利用壓電材料卻是十分獨特的作法,讓該元件得以透過將機械壓力轉變為電訊號,從而以非常低的功耗作業。

這種低功耗特性可使其用於開發無需電池的新一代助聽器。目前助聽器的配戴者都必須經常為裝置更換電池,不僅造成更多成本,同時也可能影響助聽器的穩定性能。

該裝置讓使用者聽到聲音的方式還可能為助聽器帶來另一項優勢。Hall強調,因為它可以阻擋掉一些人們並不一定想聽到的雜訊。

「除了定位聲音以外,寄生蠅還教我們一些讓小型麥克風內建方向性的技巧,」他說,「這是在某些情況下非常有用。例如助聽器配戴者常常覺得在具有較高雜訊背景的環境下(如餐廳)很難聽的清楚。為了聽清楚感興趣的聲音而調高音量,也會使室內的所有聲音跟著放大。透過這種只能聽到某一感興趣聲音方向、同時又能濾除背景雜訊的麥克風元件,能夠增強瞭解使用者感興趣的能力。」

該元件還適於軍事與國防應用,打造出能讓士兵在黑暗中準確定位出聲音來源的裝置,尤其是在缺少視力輔助的情況。事實上,美國國防部先進研究計劃署(DARPA)已為Hall的研究提供贊助。

為了開發出這種麥克風元件,Hall及其研究團隊計劃進行數年的研究,著重於增加頻率範圍以便涵蓋完整的音頻頻寬。當然這款元件還需要進一步的設計,才能適用於消費品的封裝與處理。

編譯:Susan Hong

(參考原文:Fly Used as Model for Battery-Free, Intelligent Hearing Aid,by Elizabeth Montalbano)





投票數:   加入我的最愛
我來評論 - 新式智慧型助聽器靈感來自蒼蠅聽覺
評論:  
*  您還能輸入[0]個字
*驗證碼:
 
論壇熱門主題 熱門下載
 •   將邁入40歲的你...存款多少了  •  深入電容觸控技術就從這個問題開始
 •  我有一個數位電源的專利...  •  磷酸鋰鐵電池一問
 •   關於設備商公司的工程師(廠商)薪資前景  •  計算諧振轉換器的同步整流MOSFET功耗損失
 •   Touch sensor & MEMS controller  •  針對智慧電表PLC通訊應用的線路驅動器
 •   下週 深圳 llC 2012 關於PCB免費工具的研討會  •  邏輯閘的應用


EE人生人氣排行
 
返回頁首