Устройство для моделирования системы полукружных каналов человека
Патент 390555
Авторы
Классы МПК
Устройство для моделирования системы полукружных каналов человека
Иллюстрации
Реферат
0 с-А-н ми е
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз советских
Социалистических
Республик
И АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Зависимое от авт. свидетельства ¹
Заявлено 20.VII.1971 (№ 1684783/31-16) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 11.VII.1973. Бюллетень Ъ 30
Дата опубликования описания ЗО.XI.1973
М. Кл. С 09b 23/28
А 61Ь 5/10
Гасударственный комитет
Саветв Министров СССР по делам изобретений и открытий
УДК 611.85:615.478.6 (088.8) Автор изобретения
С. В. Петухов
Московский физико-технический институт
Заявитель
УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ
ПОЛУКРУЖНЫХ КАНАЛОВ ЧЕЛОВЕКА
Изобретение относится к устройствам для исследования вестибулярного аппарата человека, а именно к устройствам для моделирования системы полукружных каналов человека.
Известны устройства для моделирования системы полукружных каналов вестибулярного аппарата человека, содержащие изготовленные из прозрачного материала три соединенных между собой кольцеобразных канала с отростками, заполненных жидкостью.
Основными недостатками известных устройств являются; неадэкватность процессов в модели процессам, происходящим в реальной системе полукружных каналов в силу несохранения в прототипе критериев динамического подобия; низкая точность получаемых результатов и неудобства, связанные с необходимостью,прнменения микроскопа для наблюдения за процессами в миниатюрной модели; отсутствие в прототипе каких-либо аналогов купул.
Эти недостатки не позволяют изучать динамику процессов, происходящих в полукружных каналах при их вращении.
Предлагаемое устройство, в котором указанные недостатки устранены, отличается от известных тем, что в его каждом полукружном канале, размеры которого увеличены по сравнению с натуральными в заданное число раз, имеется выпрямленный участок, внутри которого расположена взвешенная в заполняющей канал жидкости модель купулы, выполненная в виде перекрывающих сечение канала подвижных дисков, укрепленных на упругих нитях.
Для регулирования натяжения нитей их концы могут быть прикреплены к вороткам, установленным на отростках кольцеобразных
1р каналов, расположенных соосно с подвижными дисками.
К модели купулы может быть прикреплен светораспределительный экран, а снаружи кольцеобразного канала расположены источ15 ник света и фоторезпстор, что позволяет осуществлять регистрацию перемещений модели купулы.
Внутри кольцеобразного канала на его выпрямленном участке может быть укреплена
2р направляющая для дисков, благодаря которой исключается вращение дисков.
На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого устройства.
Динамика процессов, происходящих в по25 лукружных каналах при ускоренном вращении системы, определяется шестью физическими параметрами: габаритами системы (обозначим любой ее характерный линейный размер через 1), динамической вязкостью q
Зр и плотностью $ жидкости в каналах, упру390555 гостью К купулярных сил, величиной стимулирующего углового ускорения р и временем
1 течения процессов. Причем изменение размеров полукружных каналов не сказывается на,динамике процессов в них лишь при соответствующем изменении величин пяти остальг ных определяющих параметров системы. огласно теории динамического подобия, динамика натуральных пропессов воспроизводится, если при построении масштабной модели сохраняются .величины безразмерных отношений:
1, Устройство для моделирования системы полукружных каналов человека, содержащее изготовленные из прозрачного материала три соединенных между собой кольцеобразных канала с отростками, заполненных жидкостью, отличающееся тем, что, с целью изучения динамики, процессов, происходящих в полукружпых каналах человека при его вращении, в каждом кольцеобразном канале имеется выпрямленный участок, внутри которого расположена взвешенная в заполняющей канал жидкости модель купулы, выполненная в виде перекрывающих сечение канала подвижных дисков, укрепленных, на упругих нитях.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью регулирования натяжения нитей, их концы прикреплены к вороткам, уста50
Величины этих отношений и сохранены в предлагаемой модели.
Выбор температуры в 20 С в качестве температуры проведения экспериментов на модели с увеличенными, например, в 49 раз габаритами и заполненной глицерином, обуславливает увеличение плотности внутриканальной среды в 1,2б раза, а ее вязкости в
2130 раз по сравнению с натуральной системой, заполненной эндолимфой, при 37
При этом, в соответствии с требованиями теории динамического подобия, упругая восстанавливающая сила каждой купулы на модели должна быть в 73500 раз больше натуральной, саму модель надо вращать с вдвое меньшим ускорением, чем то, действие которого на вестибулярный аппарат изучается, а процессы в ней будут растянуты во времени в 1,4 раза.
Устройство воспроизводит в стекле форму оболочки натуральной системы с увеличенными в 49 раз размерами и включает три кольцевые канала 1, которые имеют форменные ампулы 2 па одном из своих концов и соединены друг с другом через общий объем — утрикулюс 3. Устройство заполнено глицерином через заправочное отверстие 4, закрывающееся пробкой 5. В,каждом из каналов 1 на малом (— часть окружности кана20 ла) выпрямленном его участке установлена модельная купула, взвешенная в окружающем глицерине и состоящая из двух дисков
6, скрепленных светораспределительным экраном 7. Установка купулы не в ампулу 2, а внутрь самого канала 1 не искажает динамику искомых процессов. Для имитации упругих сил, действующих на отклоненную из положения равновесия купулу, каждая купула растянута на упругих нитях 8. Концы упругих нитей 8 прикреплены к вороткам 9, позволяющим регулировать величину упругих сил посредством наматывания па них нитей.
Зти нити прямолинейно продолжены в приделанные к каждому каналу с двух сторон узкие полые отростки 10, которые имеют общую осевую линию с обоими дисками 6 купулы. Наличие этих заполненных неподвижной жидкостью отростков 10 никак не сказывается на динамике течений жидкости в си4 стеме, и в то же время позволяет взять упру гую нить 8 увеличенной начальной длины для расширения диапазона .изменения упругих сил, действующих на отклоненную купулу и, кроме того, разместить воротки 9 в них, а не в самих каналах 1, где воротки мешали бы течению жидкости. Для установления внутри каналов E купул стеклянная оболочка сделана разборной.
Система регистрации перемещений каждой купулы использует источник света 11 и фоторезистор 12, укрепленные над купулой на внешней стороне канала 1 напротив друг друга. Количество света, падающего от источника света 11 на фоторезистор 12, определяется положением в канале светораспределительного экрана 7, прикрепленного к дискам б купулы, выполненного из светонепроницаемого материала и имеющего фигурную щель. Для предотвращения нежелательных поворотов вокруг своей центральной оси, которые могут внести искажения при данной схеме регистрации искомых продольных lleремещений купул, диски б посажены на направляющий рельс И.
Для проведения экспериментов устройство гюмещают на вращательную установку, способную обеспечить нужный режим вращения.
Под действием приложенных угловых ускорений внутриканальная жидкость вместе с купулами смещается вдоль каналов на величину, определяемую характером ускорения, временем его действия и выбором плоскостей вращения. При действии угловых ускорений, величины которых соответствуют физиологическим, перемещения каждой купулы происходят в пределах выпрямленного участка канала. Смещающийся с каждой купулой светораспределительный экран 7 изменяет количество света, падающего на фоторезистор 12 пропорционально отклонению купулы. По величине сопротивления фоторезистора 12 и регистрируются искомые процессы перемещений купул системы полукружных каналов.
Предмет изобретения
390555
Составитель Е. Ланнбург
Техред T. Курилко
Корректоры. Л. Царькова и В. Жолудева
Редактор К. Шанаурова
Заказ 3113!13 Изд. № 1736 Тираж 647 Подписное
ЦНИИП!1 Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2 новленным на отростках кольцеобразных каналов, расположенных соосно с подвижными дисками.
3. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что, с целью регистрации перемещения модели кунулы, и ней прикреплен светораспределительный "-кран, а снаружи кольцеобразно6 го канала расположены источник света и фоторезистор.
4. Устроиство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью устра1 ения возможности враще5 ния дисков, внутри кольцеобразного канала на ег0 выпрямленном участке укреплена направляющая для дисков.