초록 ▼

본 연구는 나노필라나 piezoelectric membrane을 이용하여 생체의 기저막과 유모세포를 모사한 인공기저막의 prototype을 개발하였고 이를 생체에 이식하는 방법으로 고실내나 유양돌기내에 인공기저막을 삽입하거나 sensor 형태로 전극과 일체형으로 와우에 삽입하는 방법에 대해 특허 출원을 시행하였다. 특히 중이와 인공기저막의 coupling 연구를 위해 laser doppler vibrometer를 이용하여 이소골의 진동을 정량적으로 측정하여 가장 효과적으로 소리에너지를 취득할 수 있는 부위를 측정함. 각 측정부위에서

본 연구는 나노필라나 piezoelectric membrane을 이용하여 생체의 기저막과 유모세포를 모사한 인공기저막의 prototype을 개발하였고 이를 생체에 이식하는 방법으로 고실내나 유양돌기내에 인공기저막을 삽입하거나 sensor 형태로 전극과 일체형으로 와우에 삽입하는 방법에 대해 특허 출원을 시행하였다. 특히 중이와 인공기저막의 coupling 연구를 위해 laser doppler vibrometer를 이용하여 이소골의 진동을 정량적으로 측정하여 가장 효과적으로 소리에너지를 취득할 수 있는 부위를 측정함. 각 측정부위에서의 주파수별 진동 크기를 분석한 결과 고막과 가까운 부위일수록 저주파음에서 가장 큰 진동 크기를 보였고 난원창에 가까운 부위일수록 고주파음에서 큰 진동크기를 보였다.
특히 incus point 1 은 전 주파수를 통해 가장 큰 진동크기를 보여 가장 큰 소리 에너지를 전달할 수 있는 가장 적합한 연결부위로 생각할 수 있었다. 또한 생체모사 인공기저막의 이소골 접속기술 연구에서는 umbo 부위에 tube type connector를 연결하는 방법이 rod type connector 에 비해 음압자극시 인공기저막에서 더 큰 전기반응을 얻었고 이때 tube 와 인공기저막 패키지에 모두 water를 채운경우가 주파수 변별 특성을 잘 보이면서 가장 큰 전기반응을 보였다. 인공기저막에 음압을 가하고 연결된 전자모듈 및 전극을 실험동물의 와우내로 삽입한 실험에서 electrical Auditory Brainstem Response를 얻었다. 이는 생체모사 인공기저막 기반 인공와우 시스템에 대한 가능성을 보여주는 결과이다.

Abstract ▼

Ⅳ. Research Results
We develpoed Nanopillar or Pizoelectrical membrane based artificial basilar membrane. We analyzed frequency specificity and voltage producibility of artificial basilar membrane. To select proper sites for taking sound energy from the ossicular chain to artificial basilar membr

Ⅳ. Research Results
We develpoed Nanopillar or Pizoelectrical membrane based artificial basilar membrane. We analyzed frequency specificity and voltage producibility of artificial basilar membrane. To select proper sites for taking sound energy from the ossicular chain to artificial basilar membrane. we investigated the vibratory movements of ossicles at the different points with different frequencies of pure tone stimulation. Sound-induced vibrations at 7 different points of ossicles were measured in the fresh frozen temporal bones (n = 6) using laser-Doppler vibrometry with or without IS joint separation, respectively. Incus point 1 showed relatively larger displacement throughout the frequency range and less change after IS separation than the other sites. Incus point 1 may be the most proper site coupled to implantable hearing device for the best performance. In rod type connector, there was no frequency selectivity of the voltage output from artifical basilar membrane and the electrical output is less than 4μV. However, in tube type connector coupled to the umbo, artifical basilar membrane successfully separated low frequency at the base and high frequency at the apex from incoming sound stimuli. The output voltage was approximately 120㎶ at 750Hz, 3.4㎶ at 1750Hz and 1.3㎶ at 4000Hz. Therefore, tube type of connector coupled to the umbo is the best option for piezoelectric acoustic nanosensor in transmitting the vibrational energy of ossicles. In addition, with sound stimuli, the piezoelectric membrane could generate the electrical signals and the frequency specific signal from artifical basilar membrane were able to induce the auditory brainstem responses in a deafened guinea pig, indicating its capacity to mimic basilar membrane function. Although it is far less than minimal power needed to operate the whole system, we can find a possibility of self-powered artificial cochlea which might be one of the future option for the completely implantable device.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요 약 문 ... 5
• SUMMARY ... 8
• CONTENTS ... 10
• 목차 ... 11
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 12
• 제 1 절 연구개발의 목적 ... 12
• 제 3 절 연구개발의 최종목표 및 성격 ... 21
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 24
• 제 1 절 국외 산업체 현황 ... 24
• 제 2 절 국내현황 산업체 현황 ... 26
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 28
• 제 1 절 연구범위 및 연구수행 방법 ... 28
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 40
• 제 1 절 연구개발목표의 달성도 ... 40
• 제 2 절 관련분야에의 기여도 ... 40
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 41
• 제 1 절 연구개발결과의 활용계획 ... 41
• 제 2 절 기대성과 ... 41
• 제 3 절 상용화 예상 분야 ... 41
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 43
• 제 1 절 연구사례 조사․분석 및 시사점 ... 43
• 제 2 절 선행연구내용 ... 45
• 제 7 장 참고문헌 ... 58
• 끝페이지 ... 60