Een gehoormembraan dat geen batterijtjes nodig heeft, maar werkt het ook in het menseijk oor? (afb: Wang et. al.)
Tegenwoordig heb je mooie gehoor-apparaatjes die keurig weggewerkt zijn in de oorschelp. Het vervelende is alleen dat die dingen batterijtjes vreten. Nu schijnen onderzoekers een materiaal ontwikkeld te hebben, een geleidend membraan, dat werkt als een gehoorapparaat, maar dat geen batterijtjes nodig heeft.
Hardhorendheid en doofheid kan met de jaren komen of door omstandigheden (harde muziek, knallen). In het slakkenhuis in het binnenoor zit een membraan met zo’n 30 000 haartjes, het feitelijke hoororgaan. Die haartjes zorgen ervoor dat de hersens elektrische pulsjes als geluid herkennen. In veel gevallen van doofheid of hardhorendheid zijn die haartjes beschadigd. Bij wijze van alternatief gehoormembraan ontwikkelden onderzoekers een geleidend materiaal dat geluidgolven ‘vertaalt’ in elektrische signalen. Dat alternatieve basilaire membraan heeft geen batterijtjes nodig.
Als die haarcellen beschadigd zijn dan is dat einde oefening. Tenminste, er zijn wel oplossingen, maar die gebruiken energie. Een mogelijk oplossing is de gezonde haarcellen na te bootsen door geluidgolven om te zetten in elektrische signalen die de hersens herkennen als geluid.
De onderzoekers probeerden het met piëzo-elektrische materialen die geladen worden als er druk op wordt uitgeoefend. Ze probeerden ook tribo-elektrische materialen waarbij elektriciteit wordt opgewekt door wrijving en statische elektriciteit. Dat bleek allemaal erg problematisch en ze leverden te weinig energie op bij de frequenties van de menselijke spraak. Dus gingen Yunming Wang van de Huazhonguniversiteit (China) en zijn collega’s op zoek naar een materiaal dat zowel druk als wrijving kan gebruiken dat werkt in het frequentiebereik dat voor het gehoor van belang is.
Druk en wrijving
Ze mengden daartoe bariumtitanaatdeeltjes bedekt met siliciumoxide (zand) met een geleidende polymeer. Daar maakten ze een dun folie van. Vervolgens verwijderden ze de zandlaagjes. Daardoor ontstaat er een sponsachtig membraan met ruimtes rond de nanodeeltjes die door de geluidsgolven in beweging kunnen worden gebracht. De onderzoekers zagen dat daardoor de het elektrische signaal 55% sterker was dan in het zuivere polymeer.
Als dat membraan tussen twee dunnen metalen rasters wordt gevangen dan produceerde het gehoormembraan een maximaal elektrisch signaal bij 170 Hz, een gehoorfrequentie die voor de meeste volwassenen waarneembaar is. Vervolgens plaatsten ze het geheel in een modeloor en speelden muziek af en registreerden het elektrische signaal en zette dat weer om in een nieuw geluidsbestand. Dat leek sterk op de afgespeelde muziek.
Dat is mooi, maar de ultieme vraag is natuurlijk: werkt het ook bij mensen?
Bron: Science Daily