MEMS based multi – channel piezoelectric acoustic transducer for fully implantable cochlear implants

Bu tezde, duyulabilir frekans aralığında çalışan kokleanın çalışmasını taklit edebilen MEMS tabanlı ince piezoelektrik katmanlara sahip çok kanallı tramplen dönüştürücü sunmaktadır. Bu yapı gelen ses dalgasını farklı frekanslarda sallanabilen sekiz adet tramplen yapıyla mekaniksel olarak filtreler. Dönüştürücü 5×5×0.6 mm3 ve 4.8 mg aktif boyutları ile orta kulak boşluğuna implante edilmek için uygundur. Tramplen yapıların rezonans frekansları ve çıkış voltajları Sonlu Elemanlar Yöntemi kullanılarak modellenmiştir. Mekanik uyarma deneyleri, bu dönüştürücünün 0.1 g ivme uygulandığında 139.36 mVpp'a kadar çıkabildiğini göstermiştir. Bu test sonuçları frekans (% 97) ve çıkış gerilimi (% 89) açışından model ile tutarlıdır. Bu dönüştürücü ayrıca, yapay timpanik membran ve esnek bağlantı yapıları içeren bir test ortamında, üzerine 100 dB ses basıncı uygulandığında 50.7 mVpp'a kadar voltaj oluşturabilmektedir. Bu akustik ve mekanik çıkış voltajları, literatürde kaydedilen en yüksek çıkış değerleridir. Ayrıca, literatürde ilk kez bir akustik dönüştürücü konuşma sinyali ile uyarıldı ve oluşturulan sinyaller yazılım aracılığıyla yeniden birleştirildi. Bu sinyallerin spektrogramı gerçek ses ile benzer salınımlar gösterdi ve yeniden çalınan ses anlaşılabilirdi. Bağımsız testlerin yanı sıra dönüştürücü stimülasyon devreleri ile yapay ve canlı ortam üzerinde test edildi. Bu sistem 50 dB dinamik aralıkta gerekli uyarma sinyallerini oluşturabildi. Son olarak kapsanan frekans bantlarını genişletebilecek ve bu sayede işitme kalitesini arttırabilecek bir tramplen yapı önerilmektedir.