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仿照苍蝇听觉体系的智能免电池助听器

从一只苍蝇听觉而来的灵感,启发研究人员们开发出一款全新的低功耗麦克风组件,可望为打造新一代的智能型免电池助听器而铺路。美国德州大学

从一只苍蝇听觉而来的创意,启示研讨人员们开宣布一款全新的低功耗麦克风组件,可望为打造新一代的智能型免电池助听器而铺路。

美国德州大学(UT)奥斯汀分校库克瑞尔工程学院(Cockerell School of Engineering)的研讨人员们使用一种黄色的寄生型苍蝇(Ormia ochracea)所具有的特别听觉结构,开宣布一种全新的助听器,它可以只着重配戴者想听到的声响。

这种寄生蝇具有共同的声响处理机制可以在2度规模内确认声响的方向,因此精确地定位出一只鸣叫中的蟋蟀方位。

由于声响的速度限制以及人类两耳之间存在间隔,一般来说,人类和其他哺乳动物可以定位出声响的来历,主导这项研讨的Cockerell工程学院电子与计算机工程系副教授Neal Hall表明。

“当人们根据声响寻觅某一事情时,使用的便是声响的有限速度,”他解说说,“声响只是以有限速度在空气中移动的压力波。当你走在街道上时,假如邻近的轿车传出喇叭声,你就会知道该朝哪个方向转过去,由于声响抵达你其间一只耳朵的速度比抵达另一只耳朵的速度更快一些。在潜意识中,你的大脑使用这些数据来辨识声响来历的方向。”

图中显现研讨人员们经由这种寄生蝇的声响处理机制启示,开宣布一款低功耗的麦克风组件。

德州大学奥斯汀分校Cockerell工程学院的研讨人员们开宣布这种可以用来开发免电池助听器的微型组件。这种新式助听器能让配戴者确定自已有爱好的声响,阻挡掉环境噪音。

研讨团队调查这种特别类型的寄生苍蝇具有不同的声响经历,Hall说,由于苍蝇的特别听觉结构,使其声响以一种跷跷板的方法相移。这扩大了时间延迟,而且让寄生蝇可以比其他昆虫或动物更精确地定位声响来历。

“使用这种跷跷板原理,寄生蝇能机械性地处理一些很小的差异,”他说:“跨过跷跷板的声压差异使其进入摇晃运动,就好像不同分量的孩子坐在跷跷板两头上下摇相同。”

使用这种结构作为模型,德州大学奥斯汀分校的研讨团队们以硅晶打造出一款2mm宽的麦克风组件,简直就像是寄生蝇的听觉器官相同。该组件是由可挠性光束和压电资料构成,使用压电资料让研讨团队能一起丈量光束的挠曲与旋转。这些动作使其得以仿制寄生蝇的听觉。

Neal指出,尽管过去也现已打造出相似的组件,但使用压电资料却是十分共同的作法,让该组件得以透过将机械压力转变为电信号,从而以十分低的功耗作业。

这种低功耗特性可使其用于开发无需电池的新一代助听器。现在助听器的配戴者都必须常常为设备替换电池,不只形成更多本钱,一起也或许影响助听器的安稳功能。

该设备让用户听到声响的方法还或许为助听器带来另一项优势。Hall着重,由于它可以阻挡掉一些人们并不一定想听到的噪声。

“除了定位声响以外,寄生蝇还教咱们一些让小型麦克风内建方向性的技巧,”他说,“这是在某些状况下十分有用。例如助听器配戴者常常觉得在具有较高噪声布景的环境下(如餐厅)很刺耳的清楚。为了听清楚感爱好的声响而调高音量,也会使室内的一切声响跟着扩大。透过这种只能听到某一感爱好声响方向、一起又能滤除布景噪声的麦克风组件,可以增强了解用户感爱好的才干。”

该组件还适于军事与国防使用,打造出能让战士在黑私自精确认位出声响来历的设备,尤其是在短少视力辅佐的状况。事实上,美国国防部先进研讨方案署(DARPA)已为Hall的研讨供给资助。

为了开宣布这种麦克风组件,Hall及其研讨团队方案进行数年的研讨,着重于添加频率规模以便包括完好的音频频宽。当然这款组件还需要进一步的规划,才干适用于消费品的封装与处理。

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