Устройство для моделирования системы полукружных каналов человека

0 с-А-Й и е ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз советских Социалистических Республикасударственный камитетСаветв Миниатрав СССРпа делам изобретенийи открытий ПриоритетОпубликовано 11,Ч 11,1973. Бюллетень30Дата опубликования описания ЗО,Х 1.1973 611.85: 615.478.6 (088,8) Авторизобретен С. В. Петухо осковский физико-технический институт явит РОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ ПОЛУКРУЖНЫХ КАНАЛОВ ЧЕЛОВЕКАм для чело- лиро- чело 5 Изобретение относится к устройстваисследования вестибулярного аппаратавека, а именно к устройствам для модевания системы полукружных каналоввека.Известны устройства для моделирования системы полукружных каналов вестибулярного аппарата человека, содержащие изготовленные из прозрачного материала три соединенных между собой кольцеобразных канала 10 с отростками, заполненных жидкостью.Основными недостатками известных устройств являются; неадэкватность процессов в модели процессам, происходящим в реальной системе полукружных каналов в силу несо хранения в прототипе критериев динамического подобия; низкая точность получаемых результатов и неудобства, связанные с необходимостью,применения микроскопа для наблюдения за процессами в миниатюрной мо дели; отсутствие в прототипе каких-либо аналогов купул.Эти недостатки не позволяют изучать динамику процессов, происходящих в полу- кружных каналах при их вращении. 25Предлагаемое 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 ЗО раз, имеется выпрямленный участок, внутри которого расположена взвешенная в заполняющей канал жидкости модель купулы, выполненная в виде перекрывающих сечение кацала подвижных дисков, укрепленных на упругих нитях.Для регулирования натяжения нитей их концы могут быть прикреплены к вороткам, установленным на отростках кольцеобразцых каналов, расположенных соосно с подвижными дисками.К модели купулы может быть прикреплен светораспределительцый экран, а снаружи кольцеобразного канала расположены источник света и фоторезистор, что позволяет осуществлять регистрацию перемещений модели купулы.Внутри кольцеобразного канала на его выпрямленном участке может быть укреплеца направляющая для дисков, благодаря которой исключается вращение дисков.На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого устройства,Динамика процессов, происходящих в полукружных каналах при ускоренном вращении системы, определяется шестью физическими параметрами: габаритами системы (обозначим любой ее характерный линейный размер через /), динамической вязкостью 11 и плотностью 5 жидкости в каналах, упругостью 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 прц соответствующем изменении величин пяти осталь/ ных определяющих параметров системы, Согласно теории динамического подобия, динамика натуральных процессов воспроизводится, если при построении масштабной модели сохраняются .величины безразмерных отношений: 510 15 20 25 30 35 40 45 1 а,1.ЬР1, 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 полукружцых 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 упругихнитях2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью регулирования натяжения нитей, их концы прикреплены к вороткам, уста 50 55 60 65 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 1,2 б раза, а ее вязкости в 2130 раз по сравнению с натуральной системой, заполненной эндолимфой, при 37 При этом, в соответствии с требованиями теории динамического гюдобия, 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 временив 1,4 раза.Устройство воспроизводит в стекле формуоболочки натуральной системы с увеличенными в 49 раз размерами и включает три кольцевые канала 1, которые имеют форменные ампулы 2 ца 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 кана 20ла) 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 ца отклоненную из положения равновесия купулу, каждая купула растянута ца 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 системе, и в то же время позволяет взять упругую нить 8 увеличенной начальной длины дл 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 1 купул стеклянная оболочка сделана разборной.Система регистрации перемещений каждойкупулы использует источник света 11 и фото- резистор 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 перемещений купул, диски б посажены на направляющий рельс И.Для проведения экспериментов устройство гюмещают ца вращательную установку, способную обеспечить нужный режим вращения, Под действием приложенных угловых ускорений вцутриканальная 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 коли. чество света, падающего на фоторезистор 12 пропорционально отклонению купулы. По величине сопротивления фоторезистора 12 и регистрируются искомые процессы перемещений купул системы полукружных каналов. Предмет изобретенияставитель Е. ЛанибурТек е Т. К илко анаурова рд ур Корректоры. Л. Царькова и В, )Колудевадактор ПодписиоСССР Тираж 647Совета Минисоткрытийнаб., д. 4/5 Изт. 1 ЧО 1 Государствег ио делм Москва, 1736ного комитетаизобретенийЖ, Раушска Заказ 311311ЦНИИ Типография, пр, Сапунова новленпым на отростках кольцеобразных каналов, расположенных соосно с подвижными лисками.3. Устро 1".ство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью регистрации перемещения модели купулы, и ней прикреплен светораспределительный экран, а снаружи кольцеобразно 1;-1 ф 41 1,) 1 Д ( 1 1, 6го канала расположены источник света и фоторезистор.4. Устроиство по п. 1, отличающееся тем,что, с целью устранения возможности враще 5 ния дисков, внутри кольцеобразного каналана его выпрямленном участке укреплена направляющая для дисков,