УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДЫ КОЛЕБАНИЙ БАРАБАННОЙ ПЕРЕПОНКИ

Устройство для измерения амплитуды колебаний барабанной неренонки
Полезная модель относится к области медицинской диагностической техники и может быть использована для определения амплитуды колебаний барабанной перепонки с целью диагностики возможных причин отклонений в слуховой функции пациента.
Известно устройство для измерения амплитуды колебаний барабанной перепонки, состоящее из деревянного стержня, приклеиваемого к барабанной перепонке, слюдяной мембраны, жестко соединенной с деревянным стержнем, катушки из медной проволоки, закрепленной на слюдяной мембране, снабженной выводами для подключения к амперметру (см. Генрих Г. Кобрак «Среднее ухо. Государственное издательство медицинской литературы, Москва, 1963г., 456с.).
Недостатком устройства является необходимость приклеивания деревянного стержня к барабанной перепонке, закрепление установки на голове пациента с использованием гипса, что приводит к увеличению времени проведения измерений, недостаточная точность проводимых измерений, необходимость предварительной градуировки и аппроксимация полученной градуировочной кривой на область малых величин амплитуд колебаний барабанной перепонки.
Известно устройство определения амплитуды колебаний барабанной перепонки, основанное на гетеродинной лазерной системе, содержащей делитель лазерного излучения, модулятор частоты излучения и экран, для интерференционных измерений (см. J.-F. Willemin, S. Khanna, R, Dandliker. Heterodyne Interferometer for Cellular Vibration Measurement / Acta OtoLaryngologica, Suppl.467, Stockholm, Sweden, 1989, 279 p., P.35-42).
МКИ: GO IN 33/18
Однако устройство является сложным, имеет большие габариты, обладает недостаточной точностью измерений, требует препарирования исследуемой барабанной перепонки и не позволяет проводить измерения in vivo.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является устройство измерения нанометровых колебаний, содержап1;ее автодинный лазерный излучатель на квантоворазмерных структурах, фотодиодный приемник лазерного излучения, фильтр переменного сигнала, усилитель, аналогово-цифровой преобразователь и компьютер (Патент на изобретение РФ №2208769. Способ определения амплитуд вибраций. Опубл. 20.07.2003. Бюл. №20).
Одиако устройство не позволяет проводить измерения in vivo для биологических объектов, из-за отсутствия жесткого крепления лазерного автодина относительно измеряемого объекта и устройства ввода лазерного излучения в труднодоступные области биологического объекта.
Задача иастоящего решеиия заключается в расширение функциональных возможностей устройства, в т.ч. для обеспечения возможности проведения неинвазивных, бесконтактных измерений in vivo для биологических объектов.
Поставлениая задача достигается тем, что устройство для измерения амплитуды колебаний барабанной перепонки, содержаш;ее автодинный излучатель, приемник излучения, аналогово-цифровой преобразователь и компьютер, согласио решению, дополнительно содержит линзу, установленную перед излучателем, расширительнзто воронку, выполненную с возможностью закрепления на голове пациента, при этом линза и излучатель закреплены на воронке с возможностью их перемещения вдоль оси воронки.
проводимых измерений, механизма кренления линзы с возможностью её перемещения вдоль оси лазера, что позволяет фокусировать лазерное излучение в определенной области барабанной перепонки, использовании расширительной воронки, для обеспечения прямой видимости барабанной перепонки. Подобная совокупность элементов устройства измерения амплитуды колебаний барабанной перепонки не известна.
Предлагаемое устройство поясняется чертежами: Фиг.1. Блок-схема устройства: 1 - барабанная перепонка, 2 расширительная воронка, 3 - полупроводниковый лазерный излучатель, 4 - источник тока, 5 - фотодетектор, 6 - усилитель, включаюш;ий в себя фильтр переменного сигнала, 7 - аналого-цифровой преобразователь, 8 - компьютер. 9 - генератор звуковых колебаний, 10 -излучатель звуковых волн.
Фиг.2. Внешний вид устройства.
Фиг.З. Чертеж устройства: 11 - фокусируюп ;ая линза, 3 полупроводниковый лазерный излучатель, 12 - кронштейн крепления лазера,
13- крепежные винты полупроводникового лазера и фокусируюш;ей линзы,
14- фиксирующий винт кронштейна крепления лазера, 15 - втулка для крепления полупроводникового лазера и фокусирующей линзы, 16 соединительное кольцо, 2 - расширительная воронка, 17 - шарнирное крепление соединительного кольца и основания, 18 - основание.
Фиг.4. Вид автодинного сигнала (а) при уровне звукового давления на барабанную перепонку, превышающем порог слышимости на 50 дБ, при частоте звукового воздействия 420 Гц, и его спектр (б).
Фиг. 5. Вид автодинного сигнала (а) при уровне звукового давления на барабанную перепонку, превышающем порог слышимости на 20 дБ, при частоте звукового воздействия 420 Гц, и его спектр (б).
Устройство для измерения амплитуд колебаний барабанной перепонки (фиг.1, 3) содержит автодинный лазерный излучатель на квантоворазмерных структурах 3, закрепленную перед ним фокусирующую линзу 11, крепление линзы и лазера выполнено с возможностью перемещения линзы 11 вдоль оси лазера. Лазер и фокусирующая линза закреплены на расщирительной воронке 2, с возможностью радиального перемещения относительно воронки. Расщирительная воронка 2 подвижно соединена с основанием 18, закрепляемым на голове пациента, выполненным в виде пластины с отверстием круглой формы в середине пластины, дополнительно основание снабжено ремнями для закрепления на голове пациента. Использование основания позволяет пациенту двигаться, уменьшая зашумленность автодинного сигнала. Устройство также включает блок сглаживания пульсаций напряжения питания лазера, блок питания лазера 4, дополнительно устройство снабжен гнездом сопряжения с компьютером. Устройство работает следующим образом.
Основание 18 устройства неподвижно закрепляется на голове пациента при помощи фиксирующих ремней, так, чтобы расширительная воронка 2 находилась над входом в слуховой канал пациента. Расширительная воронка вводится в слуховой канал пациента. Источник питания 4 запускает работу автодинного лазерного генератора 3. Лазерное излучение направляется в исследуемую область барабанной перепонки 1 при помощи шарнирного крепления 17. С излучателя звуковых волн 10 подается звуковой сигнал определенной частоты и интенсивности. Режим работы автодинного генератора задается параметрами индуктивно-емкостно-резистивной схемы генератора так, чтобы обеспечить одновременный с генерацией прием и детектирование изменения переменного сигнала при возвращении отраженного от контролируемого объекта излучения обратно в активную область резонатора. При помощи генератора звуковых колебаний устанавливается частота и интенсивность воздействия звуковых волн.
Сигнал с фотодетектора 5, при помощи аналого-цифрового преобразователя 7 записывается в компьютер 8 в виде файла. Пример практической реализации.
Описанным выше методом был получен автодинный сигнал при уровне звукового давления на барабанную перепонку, превышающем порог слышимости на 50 дБ, при частоте звукового воздействия 420 Гц, приведенный на фиг.4(а); на фиг.4(б) приведен его спектр. С использованием спектра автодинного сигнала, приведенного на фиг.4, была рассчитана амплитуда колебаний барабанной перепонки по методу, описанному в работе см. Усанов Д.А., Скрипаль Ал.В., Скрипаль Ан.В. Физика полупроводниковых радиочастотных и оптических автодинов - Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2003. 312 с., которая составила величину, равную 226 нм. На фиг.5(йг) приведен автодинный сигнал при уровне звукового давления на барабанную перепонку 20 дБ при частоте звукового воздействия 420 Гц, а на фиг.5(б) его спектр. Рассчитанная с использованием измеренного спектра автодинного сигнала, приведенного на фиг. 5(6), амплитуда колебаний барабанной перепонки составила величину, равную 21 нм.