Journal of Sensor Science and Technology Vol. 23, No. 3 (2014) pp pissn /eISSN

Transcription

1 Journal of Sensor Science and Technology Vol. 23, No. 3 (2014) pp pissn /eISSN 완전이식형보청기기술평가기반의새로운이식형음향센서제안 조진호 1 우승탁 2 임형규 2 정의성 2 이정현 3 이승하 4 성기웅 3,+ Proposition of a New Implantable Acoustic Sensor Based on Technology Evaluation of Fully Implantable Hearing Aids Jin-Ho Cho 1, Seong Tak Woo 2, Hyung-Gyu Lim 2, Eui Sung Jung 2, Jyung Hyun Lee 3, Seung-Ha Lee 4, and Ki Woong Seong 3,+ Abstract Key components of implantable hearing aids are consist of an acoustic sensor that collect external sound by suppressing the body noise, a signal processor module for compensation algorithm of hearing loss, and a output transducer which has tiny size but have high efficiency, respectively. In the partial implantable hearing aids, technologies of transducer and signal processor are so matured that can be applied not too much difficulty. However, due to the difficulties in implantable acoustic sensor technology, such as minimization of masticatory sound and damage of sensor s membrane from external impact, practical use of fully implantable hearing aids have not successful so far. In this paper, we have proposed a novel implantable acoustic sensor which has trans-tympanic structure, and is verified that the proposed method can be very useful for fully implantable hearing aids by cadaveric experiments. Keywords: Fully implantable hearing aids, Implantable acoustic sensor, Middle ear implant, Cochlear implant, Trans-tympanic membrane 1. 서론 세계인구의질병통계에의하면전체인구의 10% 정도가크고작은난청을가지고있는가운데, 특히근래에와서스마트폰, MP3 등의다양한음향기기와고출력음향공연장치및산업현장의소음등으로인하여난청자가양산되고있는실정이 1 경북대학교 IT대학전자공학부 (School of Electronics Engineering, College of IT Engineering, Kyungpook National University) 2 경북대학교대학원전자공학부 (Graduate school of Electronics Engineering, Kyungpook National University) 80 Daehakro, Buk-gu, Daegu, , Kyungpook National University, Korea 3 경북대학교병원의공학과 (Department of Biomedical Engineering, Kyungpook National University Hospital) 130 Dongdeok-ro, Jung-gu, Daegu, , Kyungpook National University Hospital, Korea 4 단국대학교대학원의공학과 (Graduate school of Biomedical Engineering, Dankook Unversity) 119 Dandae-ro, Dongnam-gu, Cheonan, , Dankook University, Korea + Corresponding author: seongkw@ee.knu.ac.kr (Received: Feb. 20, 2014, Revised: May. 12, 2014, Accepted : May. 27, 2014) This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License ( licenses/bync/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. 다 [1]. 난청자중상당수는중등 (moderate) 혹은중고도 (moderately severe) 미만의청력저하를가지고있기때문에, 대부분의난청자들은일반공기전도형보청기 (conventional hearing aids) 를사용함으로써의사소통의문제를해결할수있다 [2]. 그러나중고도이상에서고도 (severe) 난청영역사이에있는난청자들은기존보청기로써난청을회복시키기가불가능한경우가많다. 또한 90 db 이상의청력역치를갖는심도 (profound) 난청의경우는인공내이 (cochlear implant) 를시술받는것이유일한대안이되는실정이다 [3]. 실용화에성공하여세계에널리보급되어있는인공내이의경우, 1년에 1만명정도의난청자들에게이식될만큼시장규모가크며난청자에게부분이식형으로시술되고있다. 이장치는 2000년대초 Cochlear사에서완전이식형으로개발된바있으나, 음향센서가수집하는신체잡음문제가심각하여상품화에이르지못하였다 [4]. 이것으로보아, 완전이식형보청기로의전환을위한가장큰기술의장벽은이식형음향센서 (implantable microphone) 라할수있으며, 현재에도많은난청자들의바람에의해완전이식형인공내이에대한연구가활발히진행중이다. 한편, 최근에들어감각신경성난청 (sensorineural hearing loss) 을동반하는중등고도이상의청각장애인들을대상으로이식형인공중이 (middle ear implant) 가시술되고있다. 이중에서 1980년대에개발된 Med-El사의 VSB (Vibrant Soundbridge) 모 178 J. Sensor Sci. & Tech. Vol. 23, No. 3, 2014

2 Proposition of a New Implantable Acoustic Sensor Based on Technology Evaluation of Fully Implantable Hearing Aids I 31 I Fig. 1. Acoustic sensors of fully implantable hearing aids; (a) Carina, (b) TICA, and (c) Esteem. 델의경우, 음향센서와신호처리장치는측두부 (temporal region) 모발아래에은닉하는체외기에들어있고음향에너지를내이로전달하는진동트랜스듀서는이소골 (ossicles) 에설치된다 [5]. 그러나이모델은체외기를완전히은닉할수가없기때문에취침및기상시에탈착을반복해야하는등불편이따른다. 따라서근래의이식형인공중이는완전히이식할수있는형태로개발되고있다. 이들중 Implex사의 TICA모델은측두부피하에신호처리장치를이식하고외이도 (ear canal) 의피하에이식형음향센서가위치하는구조로되어있다 [6]. 그러나이음향센서는외이도의피부가매우얇고연약하기때문에, 이식이후시간이경과함에따라외이도로돌출되는문제점이발생하여더이상실용화되지못했다. 그이후개발된 Envoy사의 Esteem모델은음향센서와진동트랜스듀서를모두중이강 (middle ear cavity) 내에위치시키고있기때문에입출력소자간의음향피드백 (acoustic feedback) 현상에취약하며, 숙련된전문가라할지라도음향센서및진동트랜스듀서의이식수술에상당한시간이소요되는것으로알려져있다 [7]. 또한 Otologics사의 Carina모델은체외기와음향센서가모두측두부피하에설치되는형태이다. 하지만그크기가타모델에비해서매우크며 [8], 손으로머리부분을만지거나음식물을저작할때나타나는신체잡음을제거할수없기때문에, 난청자입장에서상당한불편이따르게된다. 본논문에서는현재까지전세계적으로실용화되거나개발이진행중인기존완전이식형보청기용음향센서에대하여, 실용화되기어려운요인들을구체적으로비교분석하고문제점을정리하여제시하였다. 또한, 기초실험을통하여제안한방식의유용성을검증하였다. 2. 기존이식형음향센서의기술분석이식형보청기는피부아래혹은체내에설치되어음향을포집하는이식형음향센서와포집된신호를난청자의청력보상에 알맞게신호를처리하여출력하는신호처리기 (processor), 그리고출력신호를기계적진동이나전기적펄스형태로변환하여청신경을자극하는출력트랜스듀서로구성된다. 일반적으로 Fig. 1의구조와같이, 중이내에기계적진동의출력을제공하며, 이를이식형인공중이라고한다 [9]. 이와같은이식형보청기가완전이식형으로개발될경우음향센서가가져야할필수적인성능은높은감도 (sensitivity) 와주파수특성, 생체동잡음에대한둔감성, 이식용이성및동작안정성등이있다. 본논문에서는이러한제반조건들을충족시켜완전이식형보청기의상용화를위한최근의연구결과를분석하고이를토대로새로운방식의이식형음향센서를제안하고자한다. Fig. 1(a) 는 Otologics사의 Carina보청기이며음향센서가측두부피하에이식되는대표적인방식이다 [10]. 이는신호처리시스템과음향센서가근처에함께이식하는형태이며, 외이도이식형음향센서에비해이식공간에대한제약이없으므로음향센서의진동막크기를두배이상키움으로써감도특성을개선시켰다. 또한이소골구동트랜스듀서를출력단으로가지는인공중이장치의경우, 구동시발생하는음향피드백현상의영향이거의없기때문에이소골을분리할필요없이높은출력을발생시킬수있는장점이있다. 하지만측두부피하에음향센서를이식할경우피부조직이 6~7 mm 정도로두껍기때문에감도의주파수특성이 2차저역통과필터와유사한특성을가지며, 특히고주파대역의감도특성이매우저하된다. 따라서음의분별력과밀접한관련이있는고주파영역의감도감쇠로인해이식형보청기의어음인지도저하를초래하는단점이있다. 유럽 Implex사의 TICA는 Fig. 1(b) 과같이완전이식형인공중이로서전자기방식의음향센서를외이도피하에이식하였다 [11]. 이음향센서는 0.5 mm 정도의얇은외이도피부아래이식되는형태로, 이식에따른감도감쇠가적고피부에의한진동막부하효과가적어전체적으로폭넓은주파수응답특성을가진다. 그렇지만외이도피하에이식하기위해서제작될수있는음향센서의크기는제한된다. TICA의음향센서는진동막크기가약 4.5 mm 정도작기때문에음향센서의자체감도가떨 179 J. Sensor Sci. & Tech. Vol. 23, No. 3, 2014

3 I 32 I Jin-Ho Cho, Seong Tak Woo, Hyung-Gyu Lim, Eui Sung Jung, Jyung Hyun Lee, Seung-Ha Lee, and Ki Woong Seong 어지며, 이식되는 외이도 내의 피부가 얇아 음향센서가 피부를 뚫고 돌출될 위험성이 있다. Envoy사의 완전 이식형 인공중이 장치인 Esteem은 압전 센 서를 이소골에 접촉시켜 이소골의 진동 변위를 측정하는 방식 으로 이식형 음향센서를 개발하였다[12]. Fig. 1(c)와 같이 티타 늄 합금을 연결 부재로 사용하여 음향을 감지하며, 외이도의 공 명 특성을 활용할 수 있는 장점이 있다. 하지만 이 방식은 이소 골을 그대로 보존할 경우 진동 트랜스듀서의 출력이 입력과 물 리적으로 연결되어 피드백 현상을 피할 수 없다. 이 문제를 해 결하기 위해 이식 수술 시 침등골 관절(incudostapedial joint)을 분리하여 피드백 현상을 방지한다. 그렇지만 이 방법은 난청자 의 잔존 청력(residual hearing)을 훼손하는 좋지 않은 방법이라 할 수 있다. 그 밖에 Hüttenbrink 등은 고막을 통해 들어온 음향신호의 변 화에 따른 이소골의 진동변위를 이소골에 안착된 액체로 채워 진 튜브를 통해 압전(piezoelectric) 방식의 음향센서로 측정하는 형태의 이식형 음향센서를 제안하였다[13]. 하지만 이 방식은 액 체를 통해 소리가 전달되는 연결 부재의 부하 효과로 인해 고 주파 전달특성이 급격하게 감소하여 이식형 음향센서의 고주파 감도 감쇠가 많이 발생한다. 또한 이식형 인공중이에서 이소골 구동 방식의 진동 트랜스듀서를 적용시킬 경우, 이소골에서 발 생된 진동이 음향센서로 되돌아가는 음향 피드백 현상으로 인 해 큰 소리의 신호에 대해 왜곡을 발생시키게 된다. 따라서 이 소골 구동 출력단의 트랜스듀서는 높은 출력 특성을 가질 수가 Fig. 2. (a) Photograph of implanted microphone at the rabbit and (b) frequency resonance. 없으며, 문제 해결을 위해서는 망치뼈(malleus)와 모루뼈(incus) 연결 부분을 분리해야만 하는 단점이 있다. 3. 신개념 이식형 음향센서 도출 또한, Wen Ko 등은 완전 이식형 인공와우에 적용하기 위한 목적으로 고막제(umbo)에 소형 가속도 센서를 설치하는 방법을 고안하였다[14]. 이 방식을 완전 이식형 인공중이에 적용할 경 3.1 피하 이식형 음향센서의 문제점 우, 이소골 부위에 설치되는 인공중이의 출력부가 이 음향센서 에 영향을 주어 피드백 현상을 유발한다. 그렇기 때문에 Envoy 일반적으로 완전 이식형 보청기의 음향센서에는 수술 용이성, 사와 유사한 조치가 반드시 필요하며 이로 인해 난청자의 잔존 보청기 출력단을 통한 피드백 영향 및 주파수 특성 등이 비교 청력을 보존할 수가 없으므로, 이 방식은 완전 이식형 인공와우 적 우수한 측두부 또는 외이도의 피부 아래에 이식되는 피하 이 에 특화된 방법으로 평가된다. 또한, 가속도 센서로 인한 음향 식형 음향센서가 대표적이다. 하지만 피하 이식형 음향센서는 감지가 향후 이식형 보청기의 전체 기능에 어떤 영향을 줄 것 피부에 의해 크기가 감쇠된 외부 소리를 집음하게되며 또한 이 인가는 향후 임상적으로 검증될 필요가 있다. 식형 보청기를 착용한 환자의 저작운동이나 외부 충격 등 생체 상기 언급된 5가지의 음향센서에 대하여 감도와 주파수 특성, 동잡음의 영향을 받을 수 있다. 본 논문에서는 피하 이식형 음 보청기의 출력장치에 의한 피드백 그리고 이식의 용이성과 안 향센서의 성능평가 및 저작운동으로 인한 진동 잡음 영향의 연 정성에 대하여 확인하였다. 그 결과 고막에 이식되는 Esteem이 구를 위해 Fig. 2 (a)와 같이 토끼의 이마 피부 아래 피하 이식 나 Wen Ko 등이 제안한 방식의 경우 이식술기의 용이성이 다 형 음향센서를 이식하여 실험을 수행 하였다. 토끼에 이식된 음 른 음향센서보다 우수한 것으로 보인다. 또한, 감도와 주파수 특 향센서의 바탕소자는 감도 -30 db (0 db = 1 V/Pa)의 일렉트릿 성의 경우 인간의 청각 전달경로를 그대로 활용하는 TICA와 콘덴서 마이크로폰(ECM)을 이용하였으며, SUS316L을 이용하 Esteem의 방식이 우수한 것으로 보이며, 피드백의 경우에는 여 케이스를 제작하였다. 피부가 이식된 음향센서에 미치는 영 TICA가 우수한 것으로 판단되나 적용되는 이식형 보청기의 출 향을 분석하기 위해 토끼에게 94 db SPL의 순음을 표준 스피 력장치특성과 결부한 객관적인 해석이 필요로 하다. 커(FX120, Fostex)를 통해 들려주었으며 음향센서 이식 전 후 의 출력 전압을 측정하고 주파수 영역에서 특성을 분석하였다. J. Sensor Sci. & Tech. Vol. 23, No. 3,

4 Proposition of a New Implantable Acoustic Sensor Based on Technology Evaluation of Fully Implantable Hearing Aids I 33 I Fig. 3. (a) Characteristic of acoustic sensor by pure tone sound and (b) characteristic by mastication noise and pure tone sound. 3.2 새로운 방식 도출의 원리 이식 전 후 피하 이식형 음향센서의 특성은 Fig. 2(b)와 같 다. 제작된 음향센서는 공기 중에서 약 -35 db 의 감도로 3 khz 앞에서 분석한 자료에 의하면 새로이 제시될 수 있는 우수한 까지 평탄한 특성을 보이며, 6 khz 대역에서 공진이 발생하였 성능의 이식형 음향센서의 요소로서 가장 우선적으로 고려될 부 다. 또한 토끼의 이마 피부 아래 2 mm 깊이에 이식한 후 음향 분은 무엇보다도 우수한 감도 및 주파수 특성을 가지는 것과 저 센서의 특성은 진동막에 작용하는 피부의 부하효과에 의해 공 작운동으로 인한 진동 잡음 등의 생체 동잡음의 영향을 최소화 진 주파수 대역이 6 khz에서 1.5 khz 로 이동하였으며, 1.5 khz 할 수 있는 이식 위치이다. 저작운동을 통한 진동은 측두부 또 이후 20 db/decade의 감도 감쇠가 일어났다. 실험결과를 통해, 는 외이도내 피하에 이식된 음향센서의 진동막을 진동시켜 원 피하 이식형 음향센서는 이식되었을 때 사람의 음성 성분이 주 치 않는 잡음을 발생 시키게 되며 이러한 피하 이식형 음향센 로 분포하는 2~4 khz 대역에서의 감도 감쇠가 많이 발생하며, 서의 경우 피부가 진동막과 완전히 접합되어있어 진동 잡음에 이는 2절에서 언급한 바와 같이 보청기의 어음 인지도 저하를 취약하다. 또한 장치 이식을 위해 수술하는 의사가 용이하게 접 유발하는 문제점이 있다. 근하여 시술할 수 있어야 한다. 또한, 본 논문에서는 생체 동잡음 중 하나인 저작운동으로 인 동일한 음향센서를 사용하는 것으로 가정하고 이를 측두부 한 진동의 영향을 동물실험을 통해 확인 및 분석하였다. 1 khz, 피하에 이식하는 것과 외이도 및 고막 부분에 이식하는 경우 94 db SPL의 순음을 들려주는 동시에, 토끼에게 음식을 주어 의 두 가지를 비교해 볼 때, 외이도 및 고막 부근에 위치시키 저작운동을 유발하였으며 저작운동 유 무에 대한 음향센서 출 는 경우가 약 20 db의 감도를 더 올릴 수 있는 것은 청각 생 력 데이터를 시간 및 주파수 영역에서 분석하였다. Fig. 3(a)의 리학적으로 이미 잘 알려진 내용이다[15]. 즉 귓바퀴의 집음 FFT 분석을 통해 피하 이식된 음향센서의 다이나믹 레인지는 효과와 외이도의 공명 효과에 의하여 각각 14 db 및 6 db의 약 60~70 db 이며, -100~120 db (0 db = 1 V/Pa)의 크기로 잡음 감도를 향상시킬 수 있으므로, 감도 측면에서 볼 때 가능하다 이 분포하는 것을 확인할 수 있다. Fig. 3(b)를 통해 저작운동으 면 외이도 혹은 고막 부근의 이식형 음향센서를 설치하는 것 로 인한 진동 잡음의 특성을 확인 할 수 있다. 시간 영역에서의 이 매우 유리하다. 그리고 이식형 음향센서를 고막 내측의 중 불규칙한 신호는 저작운동으로 인한 진동 잡음인 것을 확인 할 이강 내부에 설치하게 되면 음파가 고막을 통과할 때 10 db 수 있다. FFT 분석을 통해 가청 대역 전체에 잡음의 크기가 높 정도의 감쇠가 일어나기 때문에[16], 이식형 음향센서의 적절 아진 것을 확인할 수 있으며, 저작운동이 유발되지 않았을 때 한 이식 위치로 권장할 수가 없다. 따라서 본 논문에서는 이 보다 다이나믹 레인지가 약 30~40 db 감소한 것을 알 수 있다. 식형 음향센서의 요구조건들을 고려하여 음향센서의 최적 이 특히, 1 khz 미만 저주파 대역에서의 잡음 크기가 약 -60~80 db 식 위치를 선정하고 우수한 감도 및 주파수 특성을 가지는 고 로 상대적으로 높으며 이는 저작운동으로 인한 진동 잡음이 주 막 설치형 음향센서를 제안하였다. 로 1 khz 미만 저주파 대역에 분포한다는 것을 알 수 있다. 181 J. Sensor Sci. & Tech. Vol. 23, No. 3, 2014

5 I 34 I Jin-Ho Cho, Seong Tak Woo, Hyung-Gyu Lim, Eui Sung Jung, Jyung Hyun Lee, Seung-Ha Lee, and Ki Woong Seong Fig. 5. Installation of the duct-coupled acoustic sensor at tympanic membrane. Fig. 4. Structure of tympanic membrane installed acoustic sensor; (a) using a ventilation tube type and (b) using a funnel coupled ventilation tube. 3.3 제안한음향센서의형태 고막설치형음향센서 앞서저작운동으로인한진동잡음의영향을최소화할수있는동시에감도면에서도우수한음향센서를위해서는외이도혹은고막부근에위치시키는것이유리할것이라는분석이있었다. 이를토대로본논문에서제안하는음향센서의구조및원리를 Fig. 4에나타내었다. Fig. 4(a) 에서고막제부위바로아래에이비인후과의사들이중이염 (otitis media) 을치료할때널리사용하는통기관 (ventilation tube) 을설치하고, 그통기관의중심에초소형음향센서를생체적합성이있도록티타늄등으로패키징하여삽입함으로써매우간단한구조를갖게한다. 이때음향센서의표면은외이도를향해있으며귓바퀴 (pinna) 와외이도를활용하기때문에집음이매우유리하다. 또다른모양의음향센서는 Fig. 4(b) 처럼외부의소리를 Fig. 4(a) 보다더욱용이하게포집하기위하여둥근깔때기를통기관에결합시킨구조를가질수도있다. 이렇게함으로써외부에서들어오는소리에대해서는우수한감도를가질수있으며, 내부에서발생하는피드백진동이나음향을최대한억제시킬수있다. 그리고이구조는시술을담당하는의사들이외이도방향에서의용이하게접근할수있기때문에수술에대한부담이경 감될뿐만아니라수술에대한환자의위험도줄어든다. 그러므로본방식은생체적합성, 장기안정성, 우수한감도등모든요소를획득하는데최적의구조라고할수있다 튜브형고막설치음향센서 Fig. 4의통기관방식의이식형음향센서를실제구현할수있으면매우효과적이겠지만, 실제통기관의전체지름이 3mm 미만이고중심의구멍은지름 1.7 mm를넘지않는다. 때문에이구멍속에넣을수있는우수한감도의초소형음향센서를현실적으로구현하기가쉽지않다. 이에대한대안으로 Fig. 5와같이고막에설치하는통기관을그대로사용하면서, 통기관내부에초소형음향센서를넣는대신실리콘혹은티타늄재료로된생체적합성공기관 (acoustic duct) 을연결하여중이강내벽 (middle ear wall) 까지인도한다. 이후이공기관을생체적합성물질로패키징된우수한감도의음향센서에연결하고이를중이강내벽에설치함으로써, Fig. 4의고막설치형음향센서와동일한효과를가지도록구현할수있다. 3.4 기본실험및고찰제안한고막설치형음향센서의성능평가를위해인체측두골 (temporal bone) 을이용하여실험을수행하였으며, 실험구성도및실험환경은 Fig. 6과같다. 인체측두골내고막에삽입된음향수집용통기관은실리콘음향공기관및일렉트릿콘덴서마이크로폰 (electret condenser microphone, ECM) 과연결되었으며, ECM은중이강외벽에고정하였다. 또한, 실험의편의를위해인체측두골의외이도외벽을제거하고실제사람의외이도용적과유사한 2 cc 용적을가지는인공외이도를제작하여인체측두골에적용하였 J.Sensor Sci.&Tech.Vol.23,No.3,

6 Proposition of a New Implantable Acoustic Sensor Based on Technology Evaluation of Fully Implantable Hearing Aids I 35 I acoustic sensor, ER-7C, Etymotic)으로부터 음향 신호를 수집 하였다. 실험은 외이도 입구에서 94 db SPL의 크기를 갖도 록 스피커를 통해 0.1~10 khz의 순음을 인가하였으며, 외이 도에 위치시킨 기준 음향센서를 이용하여 음압을 보정하였다. 이 실험을 통해 측정한 고막 설치형 음향센서의 감도는 Fig. 7과 같다. 제안한 고막 설치형 음향센서는 5 khz 이하의 대역에서 평 균 -30 db의 감도가 측정되었다. 그리고 3 khz 부근에서 공진 특성을 보였으며, 이 특성은 실제 사람의 외이도 공진 주파수 와 대역폭이 매우 유사하다. 또한, 사람의 음성 주파수 구간인 0.5~4 khz대역에서 측정된 고막 설치형 음향센서의 감도는 바 탕소자로 사한 ECM의 감도보다 3~18 db 높게 측정되었으며, 이는 음성 주파수 대역에서 10~20 db의 증폭 효과를 가지는 외이도 특성과 유사함을 확인하였다. 또한, Fig. 8(b)의 피하 이식형 음향센서의 주파수 특성과 비교하여 볼 때 고막 설치 형 음향센서는 0.1~10 khz 전 측정대역에서 약 5~30 db 높은 감도를 가지며 특히 2~4 khz 대역에서의 감도 보상을 통해 같은 대역에서의 감도가 감쇠하는 피하 이식형 음향센서의 특 성과는 상반되는 특성을 보이고 있다. 이 실험결과를 통해 외 이도 공진특성을 이용한 고막 설치형 음향센서의 성능이 매우 우수함을 확인하였다. 추후 제안한 음향센서와 이식형 보청기 의 프로세서가 결합된 음향센서의 가용성 평가를 위한 실험이 수행되어야 할 것이다. Fig. 6. (a) Experimental setup for performance evaluation of the proposed microphone and (b) experimental picture. 4. 결 론 지금까지 완전 이식형 보청기에서 해결해야 될 가장 어려운 기술의 하나로 지목되어온 이식형 음향센서를 주파수 특성, 감 도, 수술 용이성의 측면에서 비교 및 분석하였다. 그 결과로 감 도 및 장기 안정성이 확보된 이식형 음향센서가 반드시 필요하 며 현재까지의 성능이 만족스럽지 못하다는 사실을 알게 되었 다. 아울러, 이식형 음향센서는 의료진이 안전하고 편리하게 이 식할 수 있도록 하는 것이 매우 중요하다. 본 논문에서는 분석한 결과를 토대로 이식형 음향센서의 최 적 이식 위치 선정 및 검증을 위한 실험을 수행하였으며, 이식 위치에 적합한 새로운 형태의 이식형 음향센서를 제안하였다. 제안한 이식형 음향센서는 고막에 설치되는 음향센서이며, 이 모델의 실현 전 단계로서 통기관과 ECM을 이용하여 음향센서 를 제작하였다. 그리고 사체실험를 통해 제안한 이식형 음향센 서의 성능을 검증하였으며, 그 결과 기존 피하 이식형 음향센서 Fig. 7. Measured data of microphone s sensitivity in experiment using cadavers. 보다 5~30 db 우수한 감도를 가지는 것을 확인하였다. 이로써 향후 고막 설치형 음향센서의 바탕소자가 통기관 내에 안착될 정도로 소형화에 성공할 경우, 완전 이식형 보 다[17]. 신호 발생 및 수집 장치(PXI-4461, National Instruments) 청기에서 고막 설치형 음향센서를 도입하는 밝은 미래가 열 를 이용하여 청각 검사용 스피커(ER-2, Etymotic)를 구동하였 릴 것이다. 고, 인체 측두골 내에 이식된 음향센서 및 기준 음향센서(reference 183 J. Sensor Sci. & Tech. Vol. 23, No. 3, 2014

7 I 36 I Jin-Ho Cho, Seong Tak Woo, Hyung-Gyu Lim, Eui Sung Jung, Jyung Hyun Lee, Seung-Ha Lee, and Ki Woong Seong 감사의글 본논문은산업통상자원부의광역경제권연계협력사업과미래창조과학부중견연구자지원사업 (2013R1A2A1A ) 보건복지부보건의료기술진흥사업 (A092106) 및으로부터지원받아수행된것임. REFERENCES [1] M. C. Pollack and R. Carhart, Amplification for the Hearing Impaired, Grune & Stratton Inc., Orlando, pp , [2] J. M. Kates, Digital Hearing Aids, Plural Publishing Inc., San Diego, pp. 1-14, [3] M. J. Osberger, R. T. Miyamoto, S. Zimmerman-Phillips, J. L. Kemink, B. S. Stroer, J. S. Firszt, and M. A. Novak, Independent evaluation of the speech perception abilities of children with the Nucleus 22-channel cochlear implant system, Ear and Hearing, Vol. 12, No. 4, pp , [4] R. J. Briggs, H. C. Eder, P. M. Seligman, R. S. Cowan, K. L. Plant, J. Dalton, D. K. Money, and J. F. Patrick, Initial clinical experience with a totally implantable cochlear implant research device, Otology & Neurotology, Vol. 29, No. 2, pp , [5] R. J. E. Pennings, A. Ho, J. Brown, W. R. G. Van, and M. Bance, Analysis of vibrant soundbridge placement against the round window membrane in a human cadaveric temporal bone model, Otology & Neurotology, Vol. 31, No. 6, pp , [6] H. P. Zenner and H. Leysieffer, Total implantation of the implex TICA hearing amplifier implant for high frequency sensorineural hearing loss: The Tubingen University experiene, Otolarynglogic Clinics of North America, Vol. 34, No. 2, pp , [7] F. Memari, A. Asghari, A. Daneshi, and A. Jalali, Safety and patient selection of totally implantable hearing aid surgery: Envoy system, Esteem, European Archives of Oto- Rhino-Laryngology, Vol. 268, No. 10, pp , [8] L. Bruschini, F. Forli, A. Santoro, P. Bruschini, and S. Berrettini, Fully implantable Otologics MET Carina TM device for the treatment of sensorineural hearing loss. Preliminary surgical and clinical results, Acta. Otolaryngologica, Vol. 29, pp , [9] R. L. Goode and M. Rosenbaum, The history and development of implantable hearing aid, Otolarynglogic Clinics of North America, Vol. 28, pp. 1-17, [10] D. S. Haynes, J. A. Young, G. B. Wanna, and M. E. Glasscock, Middle ear implantable hearing devices: An overview, Trends in Amplification, Vol. 13, No. 3, pp , [11] H. Leysieffer, J. W. Baumann, R. Mayer, D. Müller, G. Müller, T. Schön, A. Volz, and H. P. Zenner, A totally implantable hearing device for the treatment of sensorineural hearing loss: TICA LZ 3001, HNO, Vol. 46, No. 10, pp , [12] E. M. Kraus, J. A. Shohet, and P. J. Catalano, Envoy esteem totally implantable hearing system: Phase 2 trial, 1- year hearing results, American Academy of Otolaryngology-Head and Neck Surgery, Vol. 145, No. 1, pp , [13] K. B. Hüttenbrink, T. H. Zahnert, M. Bornitz, and G. Hofmann, Biomechanical aspects in implantable microphones and hearing aids and development of a concept with a hydroacoustical transmission, Acta. Otolaryngologica, Vol. 121, No. 2, pp , [14] TechNation, Did you know: Researchers have developed a middle ear microphone, (retrieved on Feb. 19, 2014). [15] E. N. Marieb, Essentials of Human Anatomy & Physiology, 7th Edition, Benjamin Cummings, San Francisco, [16] F. E. Mcardle and J. Tonndorf, Perforations of the tympanic membrane and their effects upon middle-ear transmission, European Archives of Oto-Rhino-Laryngology, Vol. 192, No. 2, pp , Oct [17] P. Janfaza, Surgical Anatomy of the Head and Neck, Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia, J.Sensor Sci.&Tech.Vol.23,No.3,