Design and Implementation of a Vibration Transducer based on PZT Multi-layered Actuator for Implantable Middle Ear Hearing Devices

PZT 적층 압전체 기반의 인공중이용 트랜스듀서 설계 및 구현

Recently, implantable middle ear hearing devices (IMEHDs) have been developed to overcome the problems of conventional hearing aids. In this paper, a piezoelectric floating mass transducer (PFMT) based on a PZT multi-layered actuator has been designed and implemented using the approximated mechanical vibration modeling for the PFMT and the analysis of vibration characteristics through the transformation into the equivalent electrical model. The implemented PFMT has been attached to the ossicle of a human cadaver's temporal bone and the in-vitro experiment has been performed. Through the experimental results, it has been verified that the PFMT applied into our developed implantable middle ear hearing device can be used for an IMEHD transducer.

최근 기존 공기 전도형 보청기의 문제점과 불편함을 해결하기 위해 이식형 보청기인 인공중이 (Implantable middle ear hearing devices, IMEHDs)가 미국, 일본, 한국 등에서 활발히 연구 개발되고 있다. 본 논문은 인공중이용 진동체로서 PZT 적층 압전체 기반의 플로팅 매스 트랜스듀서의 설계 및 구현에 관한 것이다. 인공중이용 압전 플로팅 매스 트랜스듀서 (piezoelectric floating mass transducer, PFMT)의 기계적 진동 특성을 구하기 위한 근사적 모델링과 이의 해석을 위한 전기적 변환을 통한 진동 특성 분석을 수행하여 트랜스듀서 설계에 반영하여 구현하였다. 구현된 PFMT를 본 연구팀이 개발한 완전 이식형 인공중이 시스템 시작품에 적용하였으며, PFMT의 성능을 확인하기 위해 PFMT를 사체 이소골에 장착한 후 이소골 진동변위를 측정하는 실험을 행하였다. 이를 통해 본 논문에서 설계 및 구현된 PFMT의 인공중이용 진동 트랜스듀서로서 유효성을 확인하였다.