최근까지 개발되었던 청각 보조기 중에서 공기 전도형 보청기의 하울링 (howling) 현상과 수술 후 이소골 등 기존 음향계의 재생이 불가능한 인공 와우 (cochlear implant system)의 단점을 해결하고, 동시에 청음 명료도가 높은 음성 신호를 전달하기 위한 수단으로 연구된 것이 인공중이 (implantable middle ear hearing device) 이다. 본 연구에서는 인공중이의 음성 신호 재현을 위한 진동 장치인 차동전자 트랜스듀서 (differential electromagnetic transducer, DET)에 대한 수학적 모형화와 계의 진동을 기술하는 운동방정식을 유도하고 그 해를 구하였다. 제한된 크기와 인가 전류 $1;mA_{rms}$ 정현파에서 최대 구동력을 얻기 위해서 전자기력에 대한 유한요소해석을 수행하였고, 결과에 의해서 자석과 코일에 대한 최적 크기를 결정하였다. 사람의 중이 내 등자뼈 (stapes)의 진동 특성과 유사한 진동을 갖는 DET를 설계하기 위해서, 진동막의 강성계수를 변화하면서 진동해석을 시뮬레이션 하였다. 설계된 DET는 마이크로 머시닝 기술에 의해서 제작하였고, 그 진동 특성을 측정 하였다. 최종적으로 측정된 진동 특성에 대한 분석을 통하여 인공중이를 위한 진동 장치로서의 적용 가능함을 확인하였다.
Among various kinds of hearing aids which have been developed so far. the conventional air conduction hearing aids have some problems such as the acoustic distortion, an howling effect due to acoustic feedback. Another type of hearing aid. the cochlear implant system can be applied to the profound imparied person. However. it shows the disadvantage that there is no possibility of recovery of the acoustic organ such as ossicle. On the other hand. the implantable middle ear heaving device directly vibratos the ossicular chain and has better sound qualify. good cosmetics for appearance. and wide frequency responses so that it can overcome the defects or the conventional hearing aids. In this paper, a mathematical modeling and a momentum equation derivation of the DET has been performed. For the optimization of the structure dimension generating maximal vibrating force of the DET. the computer simulation using a finite element analysis (FEA) software has been performed. Also. the vibrating transducer has been designed to make the frequency characteristics or the transducer be similar to those of the normal middle ear. Through the experimental results, the measured vibration characteristics of the DET has been evaluated to verify the performance for the application to implantable middle ear hearing devices.
