Слуховые аппараты необходимы людям с потерей слуха. Но у слуховых аппаратов есть ахиллесова пята: их источник питания дорогой и вредный для окружающей среды. Хорошей новостью является то, что исследователи нашли возобновляемый, альтернативный источник энергии, который мог бы питать слуховые аппараты. Энергия вырабатывается внутри уха и собирается с помощью ушной пробки, в которую встроены датчики.
Проблема со слуховыми аппаратами
Чтобы понять проблему со слуховыми аппаратами, рассмотрим повседневную жизнь Клары, 24-летней студентки-архитектора, которая носит слуховые аппараты с восьми лет. Когда батарейка, питающая ее аппарат, садится, Клара теряет слух и оказывается отрезанной от мира. Часть ее мозга постоянно находится в состоянии боевой готовности, чтобы убедиться, что у нее под рукой есть запасная коробка батареек. В дополнение к этим хлопотам аккумулятор является экономическим бременем. Учитывая расход ее батареи и цену за батарейку, Клара подсчитала, что через 15 лет батарейки обойдутся дороже, чем покупка нового слухового аппарата. То же самое касается и затрат на окружающую среду. Редкие металлы, используемые в батареях, в настоящее время не подлежат вторичной переработке, и многие батареи попадают на свалки.
Аккумуляторные батареи в настоящее время широко используются для беспроводных наушников, поэтому удивительно, что слуховые аппараты не внедрили эту технологию. Может показаться странным сравнивать беспроводные наушники со слуховыми аппаратами, но с точки зрения сложности единственное преимущество наушников перед слуховыми аппаратами — это усилитель звука, который позволяет увеличить громкость звука в ухе. Большая разница — это цена. Один слуховой аппарат стоит 1000-2000 долларов по сравнению со 100-300 долларами за пару наушников. Бизнес-модель, в которой участвуют производители, медицинские страховщики, специалисты по слухопротезированию и потребители, удерживает цены на высоком уровне. Таким образом, справедливо будет сказать, что финансовые и экологические балансы Клары не являются положительными. Но революция грядет! Возможно, скоро она сможет включать свои слуховые аппараты движением челюсти.
Наши ушные каналы создают энергию
Вот небольшой эксперимент: вставьте мизинец в ухо, затем откройте и закройте рот. Чувствуете ли вы изменение давления на кончике пальца? Движение челюсти сжимает ткани вокруг слухового прохода, изменяя его форму. Исследователи предлагают преобразовать эту деформацию внутри уха в электрическую энергию. В нескольких исследованиях оценивалось количество энергии, получаемой в результате этой деформации, и были получены обнадеживающие результаты. В последнем исследовании сообщается, что до 22% энергии, необходимой для ежедневной работы слухового аппарата, может вырабатываться во время 10-минутного обеденного перерыва.
Как работает наша слуховая система
Другими словами, прием пищи в течение 50 минут был бы достаточным для выработки всей энергии, необходимой для дневного использования слухового аппарата. Для этого эксперимента исследователи поместили в ухо участников затычку для ушей, наполненную водой. Затем они измерили давление в затычке для ушей, создаваемое движениями челюсти. Наконец, исследователи перевели эти колебания давления в деформацию слухового прохода. Человеческое тело все еще таит в себе много сюрпризов. Во-первых, это устойчивый источник энергии, доступный в любое время. Точно так же, как фотоэлектрические панели используют солнечную энергию, в настоящее время существуют технологии, которые собирают энергию из человеческого тела. Так обстоит дело с автоматическими часами, которые используют кинетическую энергию, создаваемую движениями руки. Что касается слуховых аппаратов, то в других исследованиях предпринимались попытки преобразовать тепловую энергию вблизи уха или поместить в ухо мини-солнечную панель. Но наибольший интерес был вызван преобразованием энергии от деформаций слухового прохода.
Один вопрос остается без ответа: как можно преобразовать и сохранить собранную энергию?
Деформации в слуховом проходе представляют собой механическую энергию, и энергия может накапливаться в батарее только после того, как она была преобразована в электрическую энергию. Чтобы решить эту проблему, исследователи разместили ленты из пьезоэлектрических материалов по периметру затычек для ушей. Эти материалы создают электрический сигнал, когда они деформируются. К сожалению, протестированные до сих пор прототипы еще не преобразуют достаточное количество энергии. Некоторые устройства приближаются к целевому размеру, но они недостаточно малы, чтобы быть интегрированными в слуховой аппарат. Разработка гибких печатных плат, которые могут приспосабливаться к форме, сделает возможными медицинские имплантаты с автономным питанием. Благодаря этим достижениям начнут появляться более эффективные преобразователи.
Произойдет ли в ближайшее время революция на рынке слуховых аппаратов?
Если бы беруши слуховых аппаратов Клары могли преобразовывать деформации ее слухового прохода в электрическую энергию, она могла бы заниматься повседневной жизнью, не беспокоясь о подзарядке своих устройств. Она бы знала, что в случае отключения электричества все, что ей нужно сделать, это жевать жвачку или напевать свою любимую песню. Эта технология также может помочь снизить стоимость слуховых аппаратов, что принесет особую пользу людям с потерей слуха, которые не пользуются слуховыми аппаратами из-за их высокой стоимости.
Более того, эта технология может быть распространена на все технологии, которые носят рядом с ухом или внутри него, такие как беспроводные наушники или цифровые средства защиты слуха, датчики в ухе или очки дополненной реальности.
Статья по теме: Слуховые аппараты могут задержать снижение когнитивных функций.
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики АО «СЗМЦ» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей
E-mail для связи – [email protected];
