耳蜗腔与压电薄膜助听器件的流-固耦合特征与模型

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51405260
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    30.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0512.微纳机械系统
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Combined electric and acoustic stimulation (EAS) of the inner ear and totally implantable cochlear prostheses have recently received wide attention for their potential benefits in hearing rehabilitation, MEMS devices based on piezoelectric thin film are paramount candidates for these two applications for their capability of either generating or picking up acoustic waves in inner ear. But the effects of narrow cochlear duct and perilymph in it on the performance of the thin-film devices have not been investigated, which slow down the research and optimal design of these MEMS devices. We will investigate this effect through both experiments and finite element modeling in this project. Specifically it includes the following parts: first, measuring the added mass and damping effects from perilymph in both free boundary conditions or constrained boundary conditions in a self-developed experimental environment; second, extracting the basic assumptions and boundary conditions from the realistic solid-fluid coupled situation to simplify the basic partial differential equations; third, solving the partial differential equations by finite element method; finally, verifying and modifying the basic assumptions and boundary conditions by comparing the experimental and simulated results to optimize the solid-fluid coupled finite element model. This solid-fluid coupled finite element model will provide important platform and reference for the following research and optimization design of the intra-cochlear MEMS devices based on piezoelectric thin film.
混合植入式助听器和全植入人工耳蜗是当前听力康复领域的热点方向,基于压电薄膜的微机电系统(MEMS)是它们在内耳产生音波或拾取音波的重要器件。而狭小的耳蜗腔与其中的淋巴液对薄膜型器件的影响至今没有系统的研究与结论,本项目计划通过实验测量与建模结合的方式针对产生影响的关键因素及作用机理进行研究。具体内容包括:第一、搭建压电薄膜器件的液体测试环境,并对液体中的频率响应曲线进行测量。第二、由基本的流体动力学方程组出发,综合考虑器件的工作原理、结构参数、材料性能等因素,提出符实际情况的基本假设和边界条件,对方程组进行简化。第三、用有限元方法对模型进行数值求解。最后,通过实验结果对模型的基本假设和边界条件进行验证和完善,建立能对耳蜗环境产生的影响做出准确预测的模型。本项目的成果将为后续面向真实耳蜗腔淋巴液环境的微型可植入压电薄膜助听器件的研究和优化设计建立基础平台和参考依据,具有重要的科学和实际意义。

结项摘要

混合植入式助听器和全植入人工耳蜗是当前听力康复领域的热点方向,基于压电薄膜的微机电系统(MEMS)是它们在内耳产生音波或拾取音波的重要器件,而狭小的耳蜗腔与其中的淋巴液对薄膜型器件性能具有重要的影响。本项目通过数值仿真与实验相结合的方法研究发现,这种耦合效应可以被分为附加质量和附加阻尼两种类型。其中附加质量将使薄膜的谐振频率的下降至空气中的25%;产生附加质量的液体范围在薄膜法向方向约为薄膜厚度的300倍,不同液体环境的边界条件将改变附加质量与液面高度的关系,而附加质量与薄膜的振动频率和振幅均没有关系。附加阻尼的效果与压电薄膜的振动频率相关而与振动幅度无关。附加质量与附加阻尼均随着压电薄膜与固体边界之间间距的减小而显著增加,本项目研究得到的数值模型对于压电薄膜品质因数的预测误差在间距大于30微米的情况下小于15%。此外本项目还对压电薄膜以及耳蜗内的微电极阵列的加工工艺进行了研究,并对微电极阵列的刺激分辨率进行了优化设计。本项目所取得的成果为微型可植入声电混合助听器件的研究和优化设计建立了基础平台和参考依据,具有重要的科学和实际意义。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(3)
Direct Intracochlear Acoustic Stimulation Using a PZT Microactuator.
使用 PZT 微执行器进行直接耳蜗内声刺激。
  • DOI:
    10.1177/2331216515616942
  • 发表时间:
    2015-12-01
  • 期刊:
    Trends in hearing
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Luo C;Omelchenko I;Manson R;Robbins C;Oesterle EC;Cao GZ;Shen IY;Hume CR
  • 通讯作者:
    Hume CR
Effects of Added Mass on Lead-Zirconate-Titanate Thin-Film Microactuators in Aqueous Environments
水环境中添加质量对锆钛酸铅薄膜微执行器的影响
  • DOI:
    10.1115/1.4034613
  • 发表时间:
    2016-12
  • 期刊:
    JOURNAL OF VIBRATION AND ACOUSTICS-TRANSACTIONS OF THE ASME
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Luo Chuan;Tai W. C.;Yang Cheng-Wei;Cao G. Z.;Shen I. Y.
  • 通讯作者:
    Shen I. Y.
Optimization of cochlear implant stimulation resolution using an intracochlear electric potential model
使用耳蜗内电位模型优化人工耳蜗刺激分辨率
  • DOI:
    10.1016/j.compbiomed.2017.12.016
  • 发表时间:
    2017-12
  • 期刊:
    Computers in Biology and Medicine
  • 影响因子:
    7.7
  • 作者:
    Yuchen Xu;Chuan Luo;Zheng You
  • 通讯作者:
    Zheng You
Fabrication and characterization of PZT-silane nano-composite thin-film sensors
PZT-硅烷纳米复合薄膜传感器的制备与表征
  • DOI:
    10.1016/j.sna.2016.05.010
  • 发表时间:
    2016-08
  • 期刊:
    Sensors and Actuators A: Physical
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xu Weiwei;Huang Hsien-Lin;Liu Yifeng;Luo Chuan;Cao G. Z.;Shen I. Y.
  • 通讯作者:
    Shen I. Y.

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

P2P借贷市场融资绩效的影响因素有哪些?基于多个国家数据的分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Journal of Global Information Management
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    徐赟;罗川;陈冬宇;郑海超
  • 通讯作者:
    郑海超
地铁车辆交会对单洞双线隧道影响的数值模拟
  • DOI:
    10.13465/j.cnki.jvs.2015.24.006
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    振动与冲击
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡豹;金先龙;占昌宝;罗川
  • 通讯作者:
    罗川
高校引进人才的最优激励合同
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    教育经济评论
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    尹训东;罗川;于丽
  • 通讯作者:
    于丽
油浸式变压器绕组分布式参数热路模型研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    化工自动化及仪表
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谷长健;文贺敏;万小容;罗川;李川
  • 通讯作者:
    李川
桃沙红果实α-甘露糖苷酶基因(α-man)克隆及其在软化过程中的表达分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    农业生物技术学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    罗川;曹丽军;赵彩平;韩明玉
  • 通讯作者:
    韩明玉

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码