Desenvolvimento de transdutor implantável e algoritmos avançados para implantes cocleares com objetivo de adaptação à realidade brasileira

Abstract

Aparelhos auditivos tradicionais impõem diversas limitações aos pacientes devido à presença de componentes externos, e os aparelhos auditivos totalmente implantáveis se apresentam com alternativa para oferecer mais conforto e liberdade ao usuário. Um dos principais desafios para aparelhos auditivos totalmente implantáveis é o desenvolvimento de um sensor adequado, e duas abordagens principais podem ser encontradas na literatura: (i) microfones subcutâneos e (ii) sensores acoplados à orelha média. Embora diferentes designs tenham sido propostos, nenhum deles conseguiu atender a todos os requisitos de um sensor implantável para aparelhos auditivos. Nesse sentido, os requisitos mais críticos são tamanho reduzido, baixo ruído interno, baixo consumo de energia e ampla largura de banda. Neste trabalho, diferentes projetos de acelerômetros piezoelétricos MEMS acoplados à orelha média são numericamente avaliados como uma possível solução para esse problema. O método dos elementos finitos é usado para modelar as diferentes físicas envolvidas em um acelerômetro piezoelétrico MEMS acoplado à orelha média, e as configurações ideais do sensor em termos de ruído interno são sondadas usando um algoritmo diferencial evolutivo. Além disso, para prever a viabilidade dos sensores, um encapsulamento foi projetado utilizando análises de fadiga, tensão e simulações acoplando acústica, mecânica e piezoeletricidade. Isso resultou em um sensor de 1,6 x 1,6 mm² de área e dois de 2,0 x 2,0 mm² com um ruído de entrada equivalente (EIN) quando implantados semelhante aos microfones de eletreto tradicionalmente usados em aparelhos auditivos. Na faixa de frequências de 200 Hz a 8kHz, todos os três sensores exibiram os melhores valores de EIN quando comparados com outros sensores implantáveis descritos anteriormente na literatura. Finalmente, embora seja necessário validar os resultados obtidos, os designs atuais parecem atender aos requisitos de um sensor implantável para aparelhos auditivos.