이식형 골전도 보청기용 전자기 트랜스듀서 제안

Proposition of an electromagnetic transducer for implantable bone conduction hearing aid

본 논문은 이식형 골전도 보청기를 위한 새로운 구조의 전자기 트랜스듀서 설계 과정에 대해 설명한다. 제안한 전자기 트랜스듀서는 듀얼 코일과 자기회로를 이용하여 높은 전자기력이 발생하도록 하였다. 또한, 전도성 난청을 해소하기 위한 이식형 골전도 보청기용 트랜스듀서로서 기능을 충족시키기 위해서, 외팔보 구조의 진동막을 사용하여 특정 주파수 대역에서 높은 진동력이 발생하도록 하였다. 골전도 트랜스듀서의 주파수 특성을 결정하는 진동막은 수학적 모델링을 통해 분석하고 유한요소해석을 수행하여 최적 구조를 도출하였다. 유한요소해석 결과를 바탕으로 화학적 식각 공정과 CNC 공정을 통해 트랜스듀서를 제작하였다. 제작된 골전도 트랜스듀서의 출력 특성을 확인하기 위해서 무부하 조건에서 주파수 응답 특성을 측정하였으며, 이를 유한요소해석 결과와 비교하였다. 그 결과, 제안한 골전도 트랜스듀서는 이식형 골전도 보청기용 트랜스듀서로서 유용하게 사용할 수 있을 것으로 판단된다.

This paper describes the design process of a new electromagnetic transducer for implantable bone conduction hearing aids. The proposed electromagnetic transducer uses a dual coil and a magnetic circuit to generate high electromagnetic force. In addition, to satisfy the function as a transducer for implantable bone conduction hearing aids for treating conductive hearing loss, a vibrating membrane with a cantilever structure was used to generate high vibrational force in a specific frequency band. The vibrational membrane, which determines the frequency characteristics of the bone conduction transducer, was analyzed through mathematical modeling and finite element analysis was performed to derive the optimum structure. Based on the results of finite element analysis, transducers were fabricated through chemical etching process and CNC process. To verify the output characteristics of fabricated bone conduction transducer, the frequency response characteristics were measured under no-load condition and compared with the finite element analysis results. As a result, it is expected that the proposed transducer could be used as a transducer for implantable bone conduction hearing aid.