• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
11 июля
ПНИПУ
188

В Пермском Политехе выяснили, из-за чего в слуховых аппаратах могут возникать дефекты звука и как это исправить

4.4

Специализированные слуховые аппараты представляют собой бионическое ухо, которое выглядит как настоящее и обладает функциями слухового аппарата. Главная проблема этих устройств — эффективная передача звука через имплант, вибрационный излучатель и костную ткань пациента. Эта система достаточно сложная, поэтому в ней могут возникать резонансы и задержки на различных частотах. Ранее ученые ПНИПУ уже предположили, что на работу системы может влиять качество прижимного соединения между звуковым излучателем и ушным имплантом, а также общий перекос конструкции, который возникает при неправильно подобранном креплении. Теперь политехники рассмотрели влияние этих особенностей на звуковые характеристики системы и определили, как исправить эту проблему.

Слуховой аппарат / © mark paton, unsplash

Исследование опубликовано в журнале «Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия «Радиотехнические и инфокоммуникационные системы». Работа выполнена при финансовой поддержке Пермского научно-образовательного центра «Рациональное недропользование».

Характеристики звуковых систем сильно зависят от нагрузки. Наименее эта проблема выражена в тех случаях, когда звук попадает в воздушную среду, а слушатель находится на значительном расстоянии. Например, привычные нам наушники излучают звук в пространство, образованное ушной раковиной и объемом внутри амбюшура. Звуковые колебания в таких небольших объемах воздуха уже подвергаются значительному влиянию резонансных эффектов. Из-за этого акустические показатели сильно искажаются.

Еще более сложно измерять характеристики для внутриканальных наушников (наушников-«затычек»), поскольку воздуха в них еще меньше. В таких случаях часть колебаний передается через эффект костной проводимости – когда звук попадает во внутреннее ухо через кости черепа. Для оптимизации этих эффектов используются специализированные стенды, имитирующие голову человека.

Наиболее сложно измерять характеристики в случаях, когда передача звука происходит только за счет эффекта костной проводимости, как в эксперименте политехников. Для таких случаев нет стандартных измерительных стендов. При этом основным требованием к ним является максимально возможная имитация реальной нагрузки, в том числе реальных костных тканей головы человека.

Ученые ПНИПУ создали собственный стенд, в котором для измерений использовали голову свиньи без мягких тканей. Выбор обоснован тем, что уши этих животных наиболее схожи по анатомии с человеческими. Кроме свиной головы в системе использовали винтовые импланты, лекало, изготовленное на 3D-принтере, виброизлучатель, микрофон и рабочее место с программным обеспечением для измерения параметров сигнала.

Исследователи Пермского Политеха определили две основные причины, которые влияют на итоговые характеристики звука – качество прижимного соединения между звуковым излучателем и ушным имплантом, а также возникающий в процессе крепления общий перекос конструкции относительно оси ушного импланта.

Чтобы выяснить, какой именно прижим можно считать оптимальным, ученые провели серию экспериментов. Они рассмотрели три способа: механический прижим, клеевой с толстым интерфейсным слоем и клеевой с тонким интерфейсным слоем. Чтобы исключить другие факторы, в каждом эксперименте проводили по три измерения, а затем сравнивали полученные характеристики. Погрешность оказалась минимальной. Ученые определили, что задержка во всех экспериментах не превышала 10 миллисекунд на всем диапазоне частот от 20 до 20000 Гц. Такие значения не влияют на качество воспроизведения, поэтому дальше они не рассматривались.

«На основе анализа полученных измерений мы сделали несколько выводов. Метод фиксации излучателя на импланте сильно влияет на характеристики – в диапазоне частот обычной речи возникают явно выраженные пики и провалы. Максимальная амплитуда таких дефектов составляет более 15 дБ. Это значит, что слушатель ощущает заметные дефекты. Чтобы минимизировать эти погрешности, нужно максимально качественно прижимать излучатель к поверхности импланта. Кроме того, во всех измерениях мы наблюдали провал на характеристике с частотой 1400 Гц. Он возникает из-за деформации подвеса виброизлучателя при его прижиме к импланту. Поэтому важно не допускать перекосов конструкции», – объясняет кандидат технических наук, доцент кафедры автоматики и телемеханики ПНИПУ Игорь Безукладников.

Так политехники доказали, что дефекты звука в ушных протезах возникают из-за перекоса конструкции и неверно подобранного прижимного соединения. Это может произойти при избыточной жесткости лекала. При этом расстояние между имплантатами, которые используются для фиксации бионического протеза уха, можно выбирать в широком диапазоне, поскольку это почти не влияет на звуковую воспроизводимость аппарата. Это упрощает задачу челюстно-лицевого хирурга.

Результаты исследований политехников позволили обратить внимание на главные проблемы в ушном протезировании. Применение исследования на практике позволит значительно повысить звуковые характеристики протезов. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Вчера, 18:26
Татьяна

Исследуя глубоководные сообщества в районе Тихого океана, богатом железомарганцевыми конкрециями, ученые из Великобритании неожиданно обнаружили новый источник кислорода. Теперь они опасаются, что разработка этих месторождений может нарушить сложившиеся экосистемы.

Вчера, 16:20
Татьяна

Врачи давно знают, что во время каникул и праздников растет число пациентов с нарушениями работы сердца. Причина — в неумеренном пьянстве. Две группы ученых показали, как спиртное вызывает мерцательную аритмию, а также предупредили о рисках для женщин, принимающих гормональную заместительную терапию.

6 часов назад
Алиса Гаджиева

Во время раскопок на юге Турции археологи обнаружили глиняную табличку с хорошо читаемой аккадской клинописью. Когда ее расшифровали, оказалось, что это важные хозяйственные записи, сделанные 3500 лет назад.

Вчера, 18:26
Татьяна

Исследуя глубоководные сообщества в районе Тихого океана, богатом железомарганцевыми конкрециями, ученые из Великобритании неожиданно обнаружили новый источник кислорода. Теперь они опасаются, что разработка этих месторождений может нарушить сложившиеся экосистемы.

17 июля
Игорь Байдов

Команда китайских инженеров разработала модель магнитоэлектрического генератора, способного эффективно преобразовывать энергию падающих капель в электричество. Устройство может быть полезно для районов с повышенной сезонной влажностью. Разработка ученых в теории выглядит перспективно, но вызывает некоторые вопросы. В частности, пока не ясно, можно ли найти ей практическое применение.

Вчера, 16:20
Татьяна

Врачи давно знают, что во время каникул и праздников растет число пациентов с нарушениями работы сердца. Причина — в неумеренном пьянстве. Две группы ученых показали, как спиртное вызывает мерцательную аритмию, а также предупредили о рисках для женщин, принимающих гормональную заместительную терапию.

25 июня
Игорь Байдов

Ученые из Китая и Бельгии воссоздали в лаборатории условия, существовавшие на Меркурии четыре миллиарда лет назад, и выяснили, что они были идеальными для образования слоя алмазов, который с течением времени становился лишь толще.

1 июля
Александр Березин

Необычный биологический вид, по оценке авторов новой научной работы, пригоден для заселения четвертой планеты без каких-либо предварительных условий — уже в том виде, в котором он существует сейчас. Поскольку речь идет о фотосинтетическом организме, он способен нарабатывать существенное количество кислорода. Интересно, что кандидат на терраформирование Марса сохранил жизнеспособность после месяца в жидком азоте.

12 июля
Александр Березин

Falcon 9 Block 5 впервые за три сотни запусков дал частично неудачный полет. Ракета выводила 20 спутников компании SpaceX, с 15 связь уже пропала, еще пять могут быть потеряны в ближайшее время.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно