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Die Hörgeräte der nächsten Generation emulieren die Fähigkeit der Fliege, Geräusche zu lokalisieren
Es gibt eine Fliege, die eine Grille von dem Geräusch lokalisieren kann, das sie macht, trotz anderer Geräusche im Hintergrund. Doch der Gehörmechanismus, der der Fliege hilft, überspannt nur 1,5 mm, was 50 mal kleiner ist als die Wellenlänge des Cricket-Chirps. Jetzt haben Ingenieure einen Weg gefunden, das Super-Hören der Fliege in einem winzigen Gerät nachzuahmen, das keine sperrige Batterie benötigt.
Ein Papier, das die Arbeit beschreibt, ist in der Zeitschrift veröffentlicht Angewandte Physik Briefe.
Die Ingenieure von der Cockrell School of Engineering an der Universität von Texas in Austin sagen, dass das neue Gerät in einer neuen Generation von überempfindlichen Hörgeräten verwendet werden könnte, die intelligente Mikrofone verwenden, um nur diejenigen Töne oder Gespräche auszuwählen, die der Träger hören möchte.
Das ausgeklügelte Hören von Fly kann eine Grille mit bemerkenswerter Genauigkeit orten
Neal Hall, Assistenzprofessor an der Fakultät für Elektrotechnik und Computertechnik an der Cockrell School, und sein Team von Doktoranden, ließen sich von Pionierarbeiten von Ronald Miles an der Binghamton University, NY, und Ronald Hoy von der Cornell University, Ithaca, New York, inspirieren.
Das Ormia Ochracea Fly verfügt über einen ausgeklügelten Klangverarbeitungsmechanismus, der die Richtung eines Klangs innerhalb eines Winkels von 2 Grad bestimmt.
Sie waren die ersten, die das technologische Potenzial der Nachahmung des Superhörmechanismus der gelb gefärbten Parasitoidenfliege beschrieben Ormia Ochracea, die männliche Feldgrillen von ihren Zwitschern stalken und lokalisieren und lebende Larven auf und um sie legen.
Die Fliege kann die Grille mit bemerkenswerter Genauigkeit lokalisieren, da sie über einen ausgeklügelten Mechanismus zur Klangverarbeitung verfügt, der die Richtung des Klangs in einem Winkel von 2 Grad bestimmt.
Mit der hochentwickelten Hörstruktur der Fliege als Modell bauten Prof. Hall und seine Kollegen ein winziges Drucksensorgerät aus Silizium. Mit einer Spannweite von nur 2 mm ist das Gerät fast so groß wie das Hörorgan der Fliege.
Im Gegensatz zu vielen Insekten ist der Grund, warum Menschen und andere Säugetiere die Quelle eines Geräusches lokalisieren können, der, dass wir einen viel größeren Abstand zwischen unseren Ohren haben. Der Klangverarbeitungsmechanismus in unseren Gehirnen verwendet den Zeitunterschied in der Ankunft des Schalls an den beiden Ohren, um die Quelle zu lokalisieren.
Dafür sind Insektenkörper meist zu klein - die Schallwellen treffen fast gleichzeitig auf beide Seiten.
Das heißt, außer Insekten wie O. Ochracea - es kann die Richtung eines Zirpchens lokalisieren, obwohl seine Ohren weniger als 2 mm voneinander entfernt sind. Sein hoch entwickelter Hörmechanismus kann die Lücke von 4 Millisekunden zwischen dem eintreffenden Schall und dem anderen wahrnehmen. Es verstärkt auch diese Zeitdifferenz mit einem "Wippe-Wippe" oder "Wippe" -Mechanismus, der es ermöglicht, die Grille mit bemerkenswerter Genauigkeit zu lokalisieren.
Die Ingenieure emulierten den Mechanismus der Fliege mit einem flexiblen Strahl
Um den Gehörmechanismus der Fliege zu reproduzieren, machte das Team einen flexiblen Strahl mit piezoelektrischen Materialien, der es ihnen ermöglichte, die Biegung und Drehung des Strahls zu benutzen, um gleichzeitig den Schalldruck und den Druckgradienten zu messen.
Während andere Teams bereits versucht haben, Hörgeräte zu bauen, die das Super-Hören der Fliege nachahmen, verwenden Prof. Neal und seine Kollegen als erste piezoelektrische Materialien, die mechanischen Druck in elektrische Signale umwandeln und das Gerät mit sehr wenig Energie arbeiten lassen.
"Da Hörgeräte auf Batterien angewiesen sind, ist die Minimierung des Stromverbrauchs ein entscheidender Faktor bei der Weiterentwicklung der Hörgerätetechnologie", sagt Prof. Hall.
Er sieht diese Technologie für Menschen mit Hörproblemen in der Zukunft attraktiv. Während nicht weniger als 1 von 10 Amerikanern von einem Hörgerät profitieren könnte, verwendet nur ein Fünftel dieser Zahl eins, fügt er hinzu.
Er sagt, viele glauben, dass der Hauptgrund für die Lücke die Unzufriedenheit der Hörgeräteträger mit den Geräten ist:
"Wenn man die Lautstärke erhöht, um jemanden gegenüber von dir zu hören, verstärkt sich auch das Umgebungsgeräusch - ähnlich dem Klang einer Cocktailparty."
Neben der Möglichkeit, die Hörgerätetechnologie auf ein neues Niveau zu heben, könnte das Gerät auch in militärischen und militärischen Anwendungen nützlich sein. Zum Beispiel in dunklen Umgebungen, in denen visuelle Hinweise fehlen.
Mittel aus der Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) halfen bei der Finanzierung der Studie.
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