KR100941773B1 - 자가전원 기능을 갖는 인공와우의 주파수 분석기 - Google Patents

자가전원 기능을 갖는 인공와우의 주파수 분석기 Download PDF

Info

Publication number
KR100941773B1
KR100941773B1 KR1020070107648A KR20070107648A KR100941773B1 KR 100941773 B1 KR100941773 B1 KR 100941773B1 KR 1020070107648 A KR1020070107648 A KR 1020070107648A KR 20070107648 A KR20070107648 A KR 20070107648A KR 100941773 B1 KR100941773 B1 KR 100941773B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
frequency analyzer
substrate
cochlear implant
self
Prior art date
Application number
KR1020070107648A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20090041892A (ko
Inventor
허신
김완두
Original Assignee
한국기계연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국기계연구원 filed Critical 한국기계연구원
Priority to KR1020070107648A priority Critical patent/KR100941773B1/ko
Priority to AU2008230046A priority patent/AU2008230046B8/en
Priority to US12/257,089 priority patent/US8165688B2/en
Priority to JP2008275595A priority patent/JP4982467B2/ja
Publication of KR20090041892A publication Critical patent/KR20090041892A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100941773B1 publication Critical patent/KR100941773B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/02—Details
    • A61N1/04—Electrodes
    • A61N1/05—Electrodes for implantation or insertion into the body, e.g. heart electrode
    • A61N1/0526—Head electrodes
    • A61N1/0541—Cochlear electrodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y15/00—Nanotechnology for interacting, sensing or actuating, e.g. quantum dots as markers in protein assays or molecular motors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/36014—External stimulators, e.g. with patch electrodes
    • A61N1/3603—Control systems
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/36036—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation of the outer, middle or inner ear
    • A61N1/36038—Cochlear stimulation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R25/00—Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception
    • H04R25/70—Adaptation of deaf aid to hearing loss, e.g. initial electronic fitting

Abstract

본 발명에 따른 자가전원 기능을 갖는 인공와우의 주파수 분석기는 크게 상부 구조물과 하부 구조물을 포함하여 이루어지되, 상기 상부 구조물은 제 1 기판; 및 상기 제 1 기판의 하측에 임의의 방향으로 성장시키는 압전 및 반도체 특성을 가지는 나노 와이어를 포함하여 이루어지고, 상기 하부 구조물은, 유체를 담을 수 있는 구조로 이루어진 제 2 기판; 상기 유체 위에 형성되는 기저막; 및 상기 기저막 위에 형성되는 제 1 전극을 포함하여 이루어지며, 상기 하부 구조물 위에 상부 구조물을 적층시킬 때, 하부 구조물의 제 1 전극 위에 상부 구조물의 나노 와이어가 접촉되도록 하여, 음파가 발생하면 이 음파가 하부 구조물의 유체를 유동시키고, 이로 인해 기저막이 운동하면 이 기저막 상부에 있는 제 1 전극에 음파가 전달되며, 이 제 1 전극과 접촉된 상부 구조물의 나노 와이어가 변형되어 전기신호(전류)를 발생하는 것을 특징으로 한다.
인공와우, 자가전원, 주파수 분석기, 부동섬모

Description

자가전원 기능을 갖는 인공와우의 주파수 분석기{frequency analyzer of cochlear implant with self power supply}
본 발명은 자가전원 기능을 갖는 인공와우의 주파수 분석기에 관한 것으로, 특히 전원 공급을 위한 배터리가 필요 없고, 인공와우를 완전 체내 이식을 할 수 있으며, 또한 종래의 마이크로폰, 어음처리기 및 무선 전기공급 장치 등과 같은 장치가 없어도 무방한 자가전원 기능을 갖는 인공와우의 주파수 분석기에 관한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 포유동물의 코클리어(cochlea)에는 소리를 특정 주파수별로 분해하는 기저막(basilar membrane)과 기저막의 상단에 배치되어 소리정보를 전기신호로 변환해서 신경을 통해 뇌로 전달하는 역할을 하는 부동섬모(stereocilia)들이 존재한다.
전형적인 인간의 코클리어는 20Hz에서 20kHz까지의 3decade 주파수 밴드 범위에서 작동하고 120dB의 동적 범위를 담당하며 0.5%이하의 차이를 가지는 음질(tone)을 구별한다. 또한 코클리어는 1cm3의 체적을 점유하는 매우 작은 구조이 다. 가장 중요한 특징은 가청주파수 신호를 3,500 채널의 주파수 정보로 분리하는 기계적 프로세스를 사용하는 것이다. 따라서 코클리어는 매우 민감한 실시간 기계적인 주파수 분석기이다.
현재 사용되고 있는 코클리어 임플란트는 도 2와 같이 마이크로폰, 스피치 프로세서, 트랜스미터/리시버, 전극(electrode)으로 구성되며 최대 22 채널의 전극을 가지고 있다. 여기서, 마이크로폰(Micorphone)은 음파(Sound wave)의 신호를 아날로그 전기신호로 변환하고, 스피치 프로세서는 DSP(Digital Signal Processor) 기술을 기반으로 시간에 대한 아날로그 전기신호를 주파수에 대한 디지털 전기신호로 변환하는 등의 신호처리를 수행한다. 또한, 트랜스미터/리시버는 몸체 외의 스피치 프로세서 신호를 몸체 내로 무선으로 전달하는 역할을 한다.
도 3에서와 같이 코클리어 내부의 기저막은 음파의 전달로 베이스 영역에서는 고주파에 공진되도록 두껍고 폭이 좁은 막 구조를 가지며, 정점 영역으로 갈수록 두께가 얇고 폭이 넓은 유연한 막 구조를 가진다.
따라서 도 4와 같이 코클리어에 삽입되는 전극은 달팽이관 안으로 삽입되어 기저막의 베이스(고주파수 영역)에서 정점(저주파수 영역)까지 분포되어 있는 청신경들을 자극하여 생체 전기신호를 발생시키고 그 신호를 뇌간에 있는 청신경핵에 정보를 전달한다.
종래의 인공와우 시스템의 문제점은 다음과 같다. 즉, 종래의 인공와우 시스템은 체외에 부착되는 마이크로폰, 스피치 프로세서, 트랜시버와 체내에 이식되는 리시버, 자극기, 전극으로 구성되어 불편하다. 또한 시스템 전체의 가격이 고가이 며 비교적 크고 비싼 전자회로 칩셋이 필요하며 전력 소모가 크다. 따라서 전기적 신호를 발생시키기 위하여 큰 밧데리 용량 및 보조장치가 필요하며, 밧데리 수명은 대부분의 경우에 수 시간에서 일주일 이하로 제한되어 빈번한 재충전이 요구된다.
또한 종래의 인공와우 시스템에서 DSP의 사용은 가청주파수 신호가 수 십 msec에 이르는 지연이 발생되게 하고, 전기신호는 암호화(encode)되고 두개골 내의 전자회로에 무선 연결로 전송되어야 하므로, 단지 제한된 수만의 채널이 처리될 수 있다.
또한, 인공와우 시스템은 실용적이고 외관상의 관점을 떠나서 청취 음질이 무엇보다도 중요하다. 그러나 현재까지 진보된 인공와우 시스템은 말한 단어들을 구별하기는 문제가 없지만 음악의 평가를 위한 실제 음률의 높이를 듣거나 음색이 있는 언어를 이해하는데는 어려움이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 전원 공급을 위한 배터리가 필요 없으며, 인공와우를 완전 체내 이식을 할 수 있으며, 또한 종래의 마이크로폰, 어음처리기 및 무선 전기공급 장치 등과 같은 장치가 없어도 무방한 인공와우의 주파수 분석기를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 이루기 위해 본 발명에 따른 자가전원 기능을 갖는 인공와우의 주파수 분석기는 크게 상부 구조물과 하부 구조물을 포함하여 이루어지되, 상기 상부 구조물은 제 1 기판; 및 상기 제 1 기판의 하측에 임의의 방향으로 성장시키는 압전 및 반도체 특성을 가지는 나노 와이어를 포함하여 이루어지고, 상기 하부 구조물은 유체를 담을 수 있는 구조로 이루어진 제 2 기판; 상기 유체 위에 형성되는 기저막; 및 상기 기저막 위에 형성되는 제 1 전극을 포함하여 이루어지며, 상기 하부 구조물 위에 상부 구조물을 적층시킬 때, 하부 구조물의 제 1 전극 위에 상부 구조물의 나노 와이어가 접촉되도록 하여, 음파가 발생하면 이 음파가 하부 구조물의 유체를 유동시키고, 이로 인해 기저막이 운동하면 이 기저막 상부에 있는 제 1 전극에 음파가 전달되며, 이 제 1 전극과 접촉된 상부 구조물의 나노 와이어가 변형되어 전기신호(전류)를 발생하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 음파가 발생하면 이 음파가 하부 구조물의 유체를 유동시키기 위한 통로인 음파 입구를 더 포함함을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서는 유체를 주입할 수 있으면서 내부 공기를 유출시키기 위한 홀인 공기 출구를 더 포함함을 특징으로 한다.
본 발명에서는 상기 공기출구는 유체 주입 후, 실링이 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서는 제 1 전극이 다수개가 연속적으로 형성되되, 입력된 음파가 잘 전달될 수 있도록 제 1 전극간의 간격, 제 1 전극의 폭(w), 및 제 1 전극의 길이(L)를 각각 달리 적용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서는 하나의 제 1 전극에 1개 이상의 나노 와이어가 접촉되는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 공간부에 충진하는 유체는 실제 달팽이관 안에 존재하는 유체와 비슷한 특성을 갖는 유체이거나 인공기저막의 기능을 하는데 적합한 특성을 갖는 유체인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서는 상기 나노와이어와 직접적으로 연결되는 제 1 전극에만 달팽이관의 삽입형 전극채널과 연결하기 위한 신호라인이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서는 나노 와이어가 변형되어 발생된 전기신호는 신호라인을 따라 달팽이관의 삽입형 전극 채널에 전달되고, 달팽이관의 삽입형 전극채널의 청신경 자극전극은 유모세포의 청신경을 자극하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1기판은 Si 기판과 전도성이 있는 박막으로 접지로서 기능을 하는 기판으로 이루어지며, 나노 와이어는 이 접지 기판과 직접적으로 연결됨을 특징으로 한다.
상기 나노와이어는 제 1 기판의 하측에 제 1 기판에 대해 수직한 하측 방향으로 성장이 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 나노 와이어의 재질은 압전소재(예: ZnO, ZnMgO, PMN-PT, PZN-PT, PVDF, PVC, PAN, PZT 등)인 것이 바람직하다.
상기 기저막의 재질은 폴리머 소재(예: 폴리이미드(polyimide), SU-8 등)인 것이 바람직하다.
이상에서와 같이, 본 발명에서는 인공와우의 주파수 분석기를 제공함으로써 전원 공급을 위한 배터리가 필요 없으며, 인공와우를 완전 체내 이식할 수 있으며, 또한 종래의 마이크로폰, 어음처리기 및 무선 전기공급 장치 등과 같은 장치가 없어도 무방한 자가전원 기능을 가질 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하고자 한다.
도 5a는 본 발명의 일실시예에 따른 인공와우의 주파수 분석기를 나타내는 사시도, 도 5b는 도 5a의 A-A'의 단면도, 도 5c는 주요부분 확대도이다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 인공와우의 주파수 분석기는 크게 상부 구조물(100)과 하부 구조물(200)로 이루어진다.
상부 구조물(100)은 제 1 기판과, 상기 제 1 기판의 하측에 임의의 방향으로 성장시키는 압전 및 반도체 특성을 가지는 나노 와이어(120)를 포함하여 이루어진다.
하부 구조물(200)은 아래에서 윗 방향으로 순서대로 제 2 기판(210), 기저막(230) 및 전극(이하, '제 1 전극'이라 함)(240)을 포함하여 이루어진다.
본 발명에서는 하부 구조물(200) 위에 상부 구조물(100)을 적층시킬 때, 하부 구조물의 제 1 전극(240) 위에 상부 구조물의 나노 와이어(120)가 접촉되도록 한다.
도 5c에 도시된 바와 같이, 하부 구조물(200)의 제 1 전극(240)은 그 상측면에 소정 형태의 홈이 형성되는 것이 바람직하다. 이는 나노 와이어(120)가 제 1 전극(240)과 접촉하여 변형되었을 때 발생되는 전류를 용이하게 통전시키기 위한 것이다. 도 5c에서는 나노 와이어가 변형되지 않은 상태이므로 나노 와이어(120)와 제 1 전극(240)간 비접촉 상태이다.
다음으로, 도 6 및 도 7을 참조하여 상부 구조물 및 하부 구조물에 대해 상세하게 살펴보기로 한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 인공와우의 주파수 분석기의 상부 구조물을 나타내는 사시도이고, 도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 일실시예에 따른 인공와우 의 주파수 분석기 중 하부 구조물의 사시도, 단면도(도 7c의 B-B'단면도) 및 평면도이다.
먼저, 도 6을 참조하여 상부 구조물에 대해 살펴보기로 한다.
상부 구조물(100)은 앞에서도 언급한 바와 같이, 제 1 기판과, 상기 제 1 기판의 하측에 형성되는 나노 와이어(120)를 포함하여 이루어진다.
상기 제 1 기판은 Si 기판 단독 또는 도면에 도시된 것처럼 Si 기판(111)과 접지 기판(112)으로 구성시킬 수 있다. 후자의 경우, 나노 와이어(120)가 접지 기판과 직접적으로 연결된다. 즉, Si 기판(111)의 하측에 접지 기판(112)이 형성되고, 이 접지 기판(112)의 하측에 나노와이어(120)가 하측방향으로 형성된다.
상기에서 나노 와이어(120)는 제 1 기판(보다 정확하게는 접지 기판임)의 하측에 제 1 기판에 대해 수직한 하측 방향으로 성장이 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 나노 와이어의 재질은 압전소재(예: ZnO, ZnMgO, PMN-PT, PZN-PT, PVDF, PVC, PAN, PZT 등)인 것이 바람직하다.
한편, 하부 구조물(200)은 도 7에 도시된 바와 같이, 아래에서 윗 방향으로 순서대로 제 2 기판(210), 기저막(230) 및 제 1 전극(240)을 포함하여 이루어진다.
상기에서 '제 1 전극'으로 명명한 이유는, 달팽이관에 삽입되는 전극채널(300)과 구분시키기 위한 것이다.
제 2 기판(210)은 Si 재질로 이루어지고, 유체(220)를 담을 수 있는 구조를 갖는다.
상기 유체(220)는 실제 달팽이관 안에 존재하는 유체와 비슷한 특성을 갖는 유체이거나 인공기저막의 기능을 하는데 적합한 특성을 갖는 유체인 것이 바람직하며, 그 일례로서, 실리콘 오일(Silicon Oil) 등이 있다.
기저막(Membrain)(230)은 상기 유체(220) 위에 형성되는데, 그 재질로는 폴리머 소재(예: 폴리이미드(polyimide), SU-8 등)인 것이 바람직하다.
제 1 전극(240)은 상기 기저막 위에 형성된다.
제 1 전극은 다수개(241~245)가 연속적으로 형성되되, 입력된 음파가 잘 전달될 수 있도록 제 1 전극간의 간격, 제 1 전극의 폭(w), 및 제 1 전극의 길이(L)는 달리 적용할 수 있다.
입력된 음파 중에서 고주파 성분에서 저주파성분에 이르기까지 반응하도록 그 폭(w)과 길이(L)를 각각 달리 적용한다.
앞에서도 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 하부 구조물(200) 위에 상부 구조물(100)을 적층시킬 때, 하부 구조물의 제 1 전극(240) 위에 상부 구조물의 나노 와이어(120)가 접촉되도록 한다.
또한, 본 발명에서는 음파가 발생하면 이 음파가 하부 구조물의 유체(220)를 유동시키기 위한 통로인 음파 입구(250)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서는 유체(220)를 주입할 수 있으면서 그 내부에 있는 공기를 유출시키기 위한 홀인 공기 출구(271)(272)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 공기출구(271)(272)는 유체 주입 후, 실링(sealing)이 이루어져 그 내부가 밀봉상태가 되도록 한다.
또한, 본 발명에서는 하나의 제 1 전극(240)에 1개 이상의 나노 와이어(120)가 접촉될 수도 있고, 또한, 하나의 제 1 전극(240)에 1개의 나노 와이어(120)도 접촉되지 않을 수도 있다.
또한, 본 발명에서는 상기 나노와이어(120)와 직접적으로 연결되는 제 1 전극(240)에만 달팽이관의 삽입형 전극채널(300)과 연결하기 위한 신호라인(260)이 형성되는 것이 바람직하다.
미설명부호 280은 Si 기판의 상부에 형성되어 벽 역할을 수행하는 부재이다. 즉 상기 부재(280)와 제 1 전극(241) 사이에 공간이 형성되는데, 이 공간이 앞에서 언급된 음파 입구(250)이다.
상기와 같이 이루어진 본 발명의 인공와우 주파수분석기는 인체 내부에 삽입된다.
도 8a는 본 발명의 ZnO 나노와이어의 변형특성, 도 8b는 본 발명의 ZnO 나노와이어의 압전특성, 도 8c는 본 발명의 ZnO 나노와이어의 압전 및 반도체 특성을 나타내는 도면이다.
왕(Wang) 등이 최근 사이언스(Science)(2006)에 ZnO 나노와이어의 압전현상을 이용하여 기계 및 진동에너지를 전기에너지로 바꿀 수 있는 나노발전기(nanogenerator)의 제작 가능성을 입증하였다.(Zhong Lin Wang and Jinhui Song, Piezoelectric Nanogenerators Based on Zinc Oxide Nanowire Arrays, 2006, Science, Vol. 312)
즉, 도 8a에서와 같이 AFM 팁을 이용하여 나노와이어를 변형시키면 인장 및 압축 영역이 발생하고, 도 8b에서와 같이 압전현상에 의해 인장 영역에는 양의 포텐셜이 작용하고, 압축 영역에는 음의 포텐셜이 작용한다.
또한, 도 8c와 같이 베이스에 접지를 설치하고 나노와이어 정점의 인장 영역인 양의 포텐셜에 텅스텐 팁을 접촉시켰을 때는 역방향 바이어스 쇼트키 다이오드로 작용하여 전류가 흐르지 않고, 압축 영역인 음의 포텐셜에 텅스텐 팁을 접촉시켰을 때는 순방향 바이어스 쇼트키 다이오드로 작용하여 전류가 흐르게 된다. 따라서 ZnO 나노와이어가 변형하면 압전현상과 반도체 특성을 가짐이 증명되었다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 일실시예에 따른 인공와우의 주파수 분석기에서 ZnO 나노와이어 어레이 구조물의 전기신호 발생을 보여주는 도면으로, 도 9a는 음파가 유체에 입력되기 전(前)이고, 도 9b는 음파가 유체에 입력된 후(後)를 나타낸다. 또한, 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 인공와우의 주파수 분석기의 나노 와이어가 변형되어 발생된 전기신호가 신호라인을 따라 달팽이관의 삽입형 전극 채널에 전달되는 것을 보여주는 도면이다.
도 5 내지 도 7과 같이 구성된 본 발명의 인공와우의 주파수 분석기의 동작 관계를 도 9 및 도 10을 참조하여 보다 상세히 살펴보기로 한다.
먼저, 음파가 발생하면 이 음파는 하부 구조물의 음파입구 및 음파 입구에 형성된 기저막(231)을 통과하여 하부 구조물의 유체(220)를 유동시킨다. 그러면 도 9b처럼 기저막(230)이 운동하게 되며, 그러면 이 기저막(230) 상부에 있는 제 1 전 극(240)에 음파가 전달되며, 이 제 1 전극(240)과 접촉된 상부 구조물의 나노 와이어(120)가 변형되어 전기신호(전류)(I)를 발생시킨다. 이 전기신호는 신호라인(261)(262)을 따라 달팽이관의 삽입형 전극 채널(300)에 전달되고, 달팽이관의 삽입형 전극채널의 청신경 자극전극(310)을 통해 사람의 뇌로 전달된다.
상기에서 도면부호 261은 고주파 신호라인이고, 262는 저주파 신호라인이다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 코클리어의 단면 및 부동섬모 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 현재 사용되는 인공와우를 나타내는 시스템도이다.
도 3은 코클리어 내부 기저막에서의 주파수 인지를 보여주는 도면이다.
도 4는 코클리어 내부에 전극이 삽입된 모습을 보여주는 도면이다.
도 5a는 본 발명의 일실시예에 따른 인공와우의 주파수 분석기를 나타내는 사시도, 도 5b는 도 5a의 A-A'의 단면도, 도 5c는 주요부분 확대도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 인공와우의 주파수 분석기의 상부 구조물을 나타내는 사시도이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 일실시예에 따른 인공와우의 주파수 분석기 중 하부 구조물의 사시도, 단면도(도 7c의 B-B'단면도) 및 평면도이다.
도 8a는 본 발명의 ZnO 나노와이어의 변형특성, 도 8b는 본 발명의 ZnO 나노와이어의 압전특성, 도 8c는 본 발명의 ZnO 나노와이어의 압전 및 반도체 특성을 나타내는 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 일실시예에 따른 인공와우의 주파수 분석기에서 ZnO 나노와이어 어레이 구조물의 전기신호 발생을 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 인공와우의 주파수 분석기의 나노 와이어가 변형되어 발생된 전기신호가 신호라인을 따라 달팽이관의 삽입형 전극 채널에 전달되는 것을 보여주는 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 상부 구조물 111: Si 기판
112: 접지 기판 120: 압전 나노 와이어
200: 하부 구조물 210: Si 기판
220: 유체 230: 기저막
240, 241~245: 제 1 전극 250: 음파 입구
260: 신호 라인 271, 272 : 공기 출구
280: 벽 300: 달팽이관의 삽입형 전극채널
310: 청신경 자극전극

Claims (13)

  1. 하부 구조물 위에 상부 구조물이 적층되되,
    상기 상부 구조물은,
    제 1 기판; 및 상기 제 1 기판의 하측에 임의의 방향으로 성장시키는 압전 및 반도체 특성을 가지는 나노 와이어를 포함하여 이루어지고,
    상기 하부 구조물은,
    유체를 담을 수 있는 구조로 이루어진 제 2 기판;
    상기 유체 위에 형성되는 기저막; 및
    상기 기저막 위에 형성되는 제 1 전극을 포함하여 이루어지며,
    상기 하부 구조물 위에 상부 구조물을 적층시킬 때, 하부 구조물의 제 1 전극 위에 상부 구조물의 나노 와이어가 접촉되도록 하여,
    음파가 발생하면 이 음파가 하부 구조물의 유체를 유동시키고, 이로 인해 기저막이 운동하면 이 기저막 상부에 있는 제 1 전극에 음파가 전달되며, 이 제 1 전극과 접촉된 상부 구조물의 나노 와이어가 변형되어 전기신호(전류)를 발생하는 것을 특징으로 하는 자가전원 기능을 갖는 인공와우의 주파수 분석기.
  2. 제 1항에 있어서,
    음파가 발생하면 이 음파가 하부 구조물의 유체를 유동시키기 위한 통로인 음파 입구를 더 포함함을 특징으로 하는 자가전원 기능을 갖는 인공와우의 주파수 분석기.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    유체를 주입할 수 있으면서 내부 공기를 유출시키기 위한 홀인 공기 출구를 더 포함함을 특징으로 하는 자가전원 기능을 갖는 인공와우의 주파수 분석기.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 공기출구는 유체 주입 후, 실링이 이루어지는 것을 특징으로 하는 자가전원 기능을 갖는 인공와우의 주파수 분석기.
  5. 삭제
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    하나의 제 1 전극에 1개 이상의 나노 와이어가 접촉되는 것을 특징으로 하는 자가전원 기능을 갖는 인공와우의 주파수 분석기.
  7. 삭제
  8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 나노와이어와 직접적으로 연결되는 제 1 전극에만 달팽이관의 삽입형 전극채널과 연결하기 위한 신호라인이 형성되는 것을 특징으로 하는 자가전원 기능을 갖는 인공와우의 주파수 분석기.
  9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    나노 와이어가 변형되어 발생된 전기신호는 신호라인을 따라 달팽이관의 삽입형 전극 채널에 전달되고, 달팽이관의 삽입형 전극채널의 청신경 자극전극을 통해 사람의 뇌로 전달되는 것을 특징으로 하는 자가전원 기능을 갖는 인공와우의 주파수 분석기.
  10. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제 1기판은 Si 기판과 접지 기판으로 이루어지며, 나노 와이어는 접지 기판과 직접적으로 연결됨을 특징으로 하는 자가전원 기능을 갖는 인공와우의 주파수 분석기.
  11. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 나노와이어는 제 1 기판의 하측에 제 1 기판에 대해 수직한 하측 방향으로 성장이 이루어지는 것을 특징으로 하는 자가전원 기능을 갖는 인공와우의 주파수 분석기.
  12. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 나노 와이어의 재질은 압전소재인 것을 특징으로 하는 자가전원 기능을 갖는 인공와우의 주파수 분석기.
  13. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 기저막의 재질은 폴리머 소재인 것을 특징으로 하는 자가전원 기능을 갖는 인공와우의 주파수 분석기.
KR1020070107648A 2007-10-25 2007-10-25 자가전원 기능을 갖는 인공와우의 주파수 분석기 KR100941773B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070107648A KR100941773B1 (ko) 2007-10-25 2007-10-25 자가전원 기능을 갖는 인공와우의 주파수 분석기
AU2008230046A AU2008230046B8 (en) 2007-10-25 2008-10-22 Frequency analyzer for MEMS based cochlear implant with self power supply
US12/257,089 US8165688B2 (en) 2007-10-25 2008-10-23 Frequency analyzer for MEMS based cochlear implant with self power supply
JP2008275595A JP4982467B2 (ja) 2007-10-25 2008-10-27 人工蝸牛の周波数分析器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070107648A KR100941773B1 (ko) 2007-10-25 2007-10-25 자가전원 기능을 갖는 인공와우의 주파수 분석기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090041892A KR20090041892A (ko) 2009-04-29
KR100941773B1 true KR100941773B1 (ko) 2010-02-11

Family

ID=40583840

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070107648A KR100941773B1 (ko) 2007-10-25 2007-10-25 자가전원 기능을 갖는 인공와우의 주파수 분석기

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8165688B2 (ko)
JP (1) JP4982467B2 (ko)
KR (1) KR100941773B1 (ko)
AU (1) AU2008230046B8 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014021528A1 (en) * 2012-02-02 2014-02-06 Snu R&Db Foundation Artificial basilar membrane device

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2290718B1 (en) * 2009-08-25 2015-05-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus for generating electrical energy and method for manufacturing the same
US8283569B2 (en) * 2010-01-22 2012-10-09 The Regents Of The University Of Michigan Electrode array and method of fabrication
US8504164B2 (en) 2010-04-14 2013-08-06 Lawrence J. Karr Low energy communications for implanted medical devices
KR101144731B1 (ko) * 2010-08-02 2012-05-24 한국기계연구원 인공와우장치
KR101144729B1 (ko) * 2010-08-24 2012-05-24 한국기계연구원 인공와우장치
KR101200355B1 (ko) * 2011-05-06 2012-11-12 전북대학교산학협력단 압전박막을 이용한 인공와우용 주파수 분리기 및 그 제조방법
KR101200353B1 (ko) * 2011-05-06 2012-11-12 전북대학교산학협력단 수평 성장된 압전 나노와이어를 이용한 인공와우용 주파수 분리기 및 그 제조방법
KR101326020B1 (ko) * 2011-12-21 2013-11-07 한국기계연구원 결합형 인공와우용 주파수 분리장치 제조방법
KR101247660B1 (ko) * 2011-12-21 2013-04-09 한국기계연구원 나노와이어 성장을 이용한 인공와우용 주파수 분리장치 제조방법
KR101334912B1 (ko) * 2012-02-02 2013-11-29 한국기계연구원 센서 및 전극을 갖춘 인공 와우용 장치
KR101346710B1 (ko) * 2012-02-10 2014-01-16 한국기계연구원 능동 피드백 제어용 인공 와우 장치, 및 그 방법
JP6029056B2 (ja) * 2012-08-31 2016-11-24 国立大学法人大阪大学 人工感覚上皮
KR101393186B1 (ko) * 2012-11-13 2014-05-08 재단법인대구경북과학기술원 일체형 인공와우 및 그 제조 방법
JP2016024143A (ja) * 2014-07-24 2016-02-08 株式会社小野測器 収音装置及びラウドネス計測装置
KR101718214B1 (ko) * 2015-06-09 2017-03-20 한국과학기술원 사물인터넷용 초저전력 유연압전 음성인식 센서
CN105167883B (zh) * 2015-09-25 2017-04-19 浙江诺尔康神经电子科技股份有限公司 基于移频处理提高汉语声调识别率的言语处理方法和系统
CN109173043A (zh) * 2018-10-30 2019-01-11 上海力声特医学科技有限公司 人工耳蜗的植入电极结构
KR102364563B1 (ko) * 2019-05-31 2022-02-21 고려대학교 산학협력단 물질층을 포함하는 청각 센서

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070005117A1 (en) 2005-06-30 2007-01-04 Fritsch Michael H Extra-cochlear implanted hearing aid device

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3712962A (en) 1971-04-05 1973-01-23 J Epley Implantable piezoelectric hearing aid
US3764748A (en) 1972-05-19 1973-10-09 J Branch Implanted hearing aids
JPS582640U (ja) 1981-06-30 1983-01-08 日本精密測器株式会社 振動片型周波数計
DE3731196A1 (de) 1987-09-17 1989-03-30 Messerschmitt Boelkow Blohm Frequenzselektiver schallwandler
US6092422A (en) 1995-09-29 2000-07-25 International Business Machines Corporation Mechanical signal producer based on micromechanical oscillators and intelligent acoustic detectors and systems based thereon
JP3348687B2 (ja) 1998-05-22 2002-11-20 住友金属工業株式会社 振動波検出方法及び装置
JP3344335B2 (ja) 1998-10-28 2002-11-11 住友金属工業株式会社 音響センサ
US6651504B1 (en) 1999-09-16 2003-11-25 Ut-Battelle, Llc Acoustic sensors using microstructures tunable with energy other than acoustic energy
JP2004080475A (ja) 2002-08-20 2004-03-11 Satoru Kaneko 超聴覚補助装置
US7421298B2 (en) * 2004-09-07 2008-09-02 Cochlear Limited Multiple channel-electrode mapping
US8409411B2 (en) * 2005-12-02 2013-04-02 State Of Oregon Acting By And Through The State Board Of Higher Education On Behalf Of Portland State University Nano-porous membrane based sensors
DE102006008050A1 (de) 2006-02-21 2007-08-23 Imi Intelligent Medical Implants Ag Vorrichtung mit flexiblem Mehrschichtsystem zur Kontaktierung oder Elektrostimulation von lebenden Gewebezellen oder Nerven

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070005117A1 (en) 2005-06-30 2007-01-04 Fritsch Michael H Extra-cochlear implanted hearing aid device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014021528A1 (en) * 2012-02-02 2014-02-06 Snu R&Db Foundation Artificial basilar membrane device

Also Published As

Publication number Publication date
US20090112288A1 (en) 2009-04-30
JP4982467B2 (ja) 2012-07-25
AU2008230046A1 (en) 2009-05-14
AU2008230046B8 (en) 2010-12-02
US8165688B2 (en) 2012-04-24
JP2009101166A (ja) 2009-05-14
KR20090041892A (ko) 2009-04-29
AU2008230046B2 (en) 2010-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100941773B1 (ko) 자가전원 기능을 갖는 인공와우의 주파수 분석기
KR100932204B1 (ko) 자가전원 기능을 갖는 ｍｅｍｓ 구조 인공와우의 주파수분석기
EP0884991B1 (en) Implantable hearing prosthesis
Wise et al. Wireless implantable microsystems: high-density electronic interfaces to the nervous system
US7898156B2 (en) Muscle-driven nanogenerators
CN106878838B (zh) 防潮耳机和包括防潮耳机的可植入耳蜗刺激系统
EP1536852B1 (en) Implantable medical device with multiple transducers
KR101200355B1 (ko) 압전박막을 이용한 인공와우용 주파수 분리기 및 그 제조방법
US20150012059A1 (en) Device for cochlear implant with sensor and electrode
WO2008077943A2 (en) Device and method for improving hearing
AU2004229085B2 (en) Implantable Acoustic Sensor
EP0831674A2 (de) Vollständig implantierbare Hörhilfe mit elektrischer Reizung des Gehörs
US20170208403A1 (en) Piezoelectric sensors for hearing aids
US10112047B2 (en) Cochlear implant
KR20140075905A (ko) 신경 자극 및 기록용 전극 어레이 및 이의 제조방법
KR101200353B1 (ko) 수평 성장된 압전 나노와이어를 이용한 인공와우용 주파수 분리기 및 그 제조방법
CN101564334A (zh) 人工耳蜗装置
US10112046B1 (en) Bionic cochlea having piezoelectric nanowires of an internal membrane
Johnson et al. A robust batch-fabricated high-density cochlear electrode array
KR101144729B1 (ko) 인공와우장치
US9511224B1 (en) Bionic cochlea
Johnson et al. A self-curling monolithically-backed active high-density cochlear electrode array
KR101334911B1 (ko) 인공 기저막 장치
KR20150039012A (ko) 인공와우용 음향 센서 장치 및 그 장치의 제조 방법
KR101144731B1 (ko) 인공와우장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130103

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131206

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141230

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151208

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161207

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171204

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181211

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191210

Year of fee payment: 11