Электроника и энкодеры
Электроника все больше входят в нашу жизнь. Различные чипы, линейные энкодеры lika, платы и компьютеры управляют не только механизмами, но уже вживляются и в человека.
Подобно камышу на ветру, колеблются под действием звуковых волн эпителиальные клетки внутреннего уха; при этом механическая вибрация превращается в электрические сигналы, поступающие в мозг. Повреждения этих хрупких клеток часто приводит к глухоте.
Уже в течение ряда лет хирурги исправляют повреждения барабанной перепонки в среднем ухе. также вызывающие глухоту. Сейчас инженеры из Станфордского университета (Калифорния) разработали метод, при котором звук, минуя пораженные клетки внутреннего уха, прямо преобразуется в электрические сигналы, стимулирующие слуховые нервы.
Станфордский аппарат имеет маленький микрофон, прикрепляемый за ухом пациента; он превращает звуки в радиоволны и передает их приемнику, имплантируемому внутри уха. Этот аппарат, величиной меньше трехкопеечной монеты, принимает восемь полос частот и преобразует радиосигналы в электрические импульсы. Восемь проволочек передают импульсы платинированным микроэлектродам, помещенным во внутреннем ухе; электроды издают слабые электрические сигналы, стимулирующие ткани слуховых нервов, по которым сигналы поступают в мозг.
«Мы пытаемся заставить мозг „думать», что ухо слышит, — говорит глава электротехнического факультета Станфордского университета Роберт Уайт, — но нам еще далеко до полного успеха».
Два совершенно глухих пациента, пользующиеся станфордским имплантатом, способны в 80 процентах случаев правильно определять нужное слово из восьми других, звучащих почти одинаково. Исследователи Калифорнийского университета в Беркли сообщают о двух пациентах, удивительно хорошо улавливающих речь более простыми аппаратами. Но пока большинство таких приборов позволяют глухим только «чувствовать», когда звонит телефон или кто-либо разговаривает. И все же 200 видов таких аппаратов широко распространены в мире.
Конечная цель исследователей — разработать такой аппарат, который позволит глухому различать слова обычной человеческой речи. Проблема заключается в том. что ухо представляет собой чрезвычайно сложный механизм. Улиткообразный орган в среднем ухе, наполненный жидкостью, действует, как тонко настроенный музыкальный инструмент. Тысячи эпителиальных клеток расположены наподобие струн рояля в порядке высоты звука, и 30 — 40 тысяч слуховых нервных волокон настроены в диапазонах низких, средних и высоких частот. Хорошее восприятие речи, по словам Уайта, зависит от чувствительности уха к диапазону частот и тонов громкости.
Одна из наиболее трудных задач в создании сложного электронного уха —- найти такой материал, который не разрушался бы под воздействием соленой жидкости внутреннего уха.
«По своему составу жидкости в человеческом организме похожи на морскую воду, и они быстро разъедают металлические проводники. — говорит Уайт. — Нужно найти материал, который мог бы служить десятки лет изолятором для проводников на таких кратчайших дистанциях, как одна десятая диаметра человеческого волоса».
Чтобы разрешить эту проблему, Уайт и его коллеги разработали тонкопленочные электроды из тантала — металлические проводники на сапфировой подложке. Окись на поверхности тантала, похоже, защищает проводник от солевой коррозии.
Но еще большая трудность — синхронизировать электрические сигналы так, чтобы волокна слухового нерва получали стимул в точно нужный момент, обеспечивая требуемую частоту. Уайт говорит, что инженерам понадобится от двух до пяти лет, чтобы решить эту задачу.
1,271 просмотров всего, 1 просмотров сегодня
