超声发声：基于MEMS的个人音频设备在人类颞骨中的表征

新兴的基于微机电系统（MEMS）的音频设备能够产生超声声输出，但人们对这类暴露的长期生物学效应知之甚少，而其效应会因频率、强度、持续时间和耦合途径的不同而变化。本研究对一种新型换能器的超声声输出进行了表征，该换能器以约200 kHz的载波频率和约100 kHz的工作频率产生调幅（AM）压力脉冲。为了解超声压力波经人体中耳和内耳的传输特性，在人类尸体颞骨标本中测量了最高达240 kHz频率范围内的耳道声压级（PEC），以及镫骨（VST）和岬部（VPRM）的机械振动速度。据我们所知，这是首次在人体颞骨标本中开展超声频率下的此类测量。结果表明，不同标本在超声频率下的PEC测量结果相对一致，标本间差异极小。在工作频率（约100 kHz）下，整体PEC为82.2 dB SPL（信噪比，SNR = 40.6 dB）；而在载波频率（约200 kHz）下，PEC升高至90.6 dB SPL（SNR = 34.8 dB）。在工作频率下，VST和VPRM的测量结果相对独立于音频刺激的驱动频率和电压，且二者幅值相当，这表明骨传导通路对内耳超声暴露具有显著贡献。与现有安全指南相比，该设备似乎符合规定的标准；然而，鉴于这些指南的科学依据有限，且其长期影响尚不明确，建议谨慎应用。

新兴的基于微机电系统（MEMS）的音频设备能够产生超声声学输出，但人们对这类暴露的长期生物学效应仍知之甚少；此类效应会因频率、强度、持续时间和耦合路径的不同而有所差异。本研究对一种新型换能器的超声声学输出进行了表征。该换能器以约200 kHz的载波频率和约100 kHz的工作频率产生调幅（AM）声压脉冲。为了解超声压力波经人体中耳和内耳的传输特性，研究人员在频率最高达240 kHz的范围内，测量了人类尸体颞骨标本中的耳道声压级（PEC）以及镫骨（VST）和鼓岬（VPRM）处的机械振动速度。这是首次在人体颞骨标本中开展此类超声频率测量。结果表明，在超声频率范围内，各标本的PEC测量结果相对一致，标本间变异极小。在工作频率（约100 kHz）下，PEC总体为82.2 dB SPL（信噪比，SNR = 40.6 dB）；而在载波频率（约200 kHz）下，PEC升高至90.6 dB SPL（SNR = 34.8 dB）。在工作频率下，VST和VPRM的测量结果总体上相对独立于音频刺激驱动频率和电压，且二者幅值相当，这表明骨传导通路可能对内耳超声暴露具有显著贡献。与现有安全指南相比，该设备似乎符合规定标准；然而，鉴于这些指南的科学依据有限，且其长期影响尚不明确，建议采取审慎的应用方式。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.10.750660v1?rss=1

🏷️ 超声暴露 MEMS音频设备 颞骨生物力学 骨传导 内耳安全性