СПОСОБ УСТАНОВЛЕНИЯ ЕДИНИЦЫ ВЫСОТЫ ТОНА (МЕЛ) И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕЕ ФИЗИЧЕСКОГО СМЫСЛА

СПОСОБ УСТАНОВЛЕНИЯ ЕДИНИЦЫ ВЫСОТЫ ТОНА (МЕЛ) И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕЕ ФИЗИЧЕСКОГО СМЫСЛА


--- Закажите полную версию данного патента ---
RU (11) 2196508 (13) C2

(51) 7 A61B5/12 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 18.07.2007 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 2003.01.20 
(21) Регистрационный номер заявки: 99128019/14 
(22) Дата подачи заявки: 1999.12.31 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1999.12.31 
(45) Опубликовано: 2003.01.20 
(56) Аналоги изобретения: ТАВАРТКИЛАДЗЕ Г.А. Частотная селективность периферического отдела слухового анализатора: Сб. Клинико-аналитические и анатомо-физиологические аспекты периферического отдела слухового анализатора. - СПб, 1991, с.8-18. RU 2047946 С1, 10.11.1995. RU 2008800 С1, 15.03.1994. 
(71) Имя заявителя: Овчинников Евгений Леонтьевич 
(72) Имя изобретателя: Овчинников Е.Л. 
(73) Имя патентообладателя: Овчинников Евгений Леонтьевич 
(98) Адрес для переписки: 443030, г.Самара, ул. Спортивная, 10, кв.3, Е.Л. Овчинникову 

(54) СПОСОБ УСТАНОВЛЕНИЯ ЕДИНИЦЫ ВЫСОТЫ ТОНА (МЕЛ) И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕЕ ФИЗИЧЕСКОГО СМЫСЛА 

Изобретение может быть использовано в медицине, а именно в оториноларингологии. На основе результатов аудиометрического и психофизического исследования устанавливают соответствие высоты воспринимаемого слухом тона (мел) частоте поступающего в ухо звука (Гц). Определяют интервал звуковых частот, приводящий к восприятию его как тона одной высоты. Рассчитывают его номер в общем звуковом диапазоне. Высоту тона устанавливают как порядковый номер интервала поступаемых в ухо звуковых частот - порядковый номер волосковой клетки внутреннего ряда, генерирующей нервный импульс, приводящий к слуховому ощущению тона. Способ позволяет повысить точность определения. 1 з.п. ф-лы, 6 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к медицинской технике и практике, в частности к оториноларингологии, конкретно к моделированию процессов, происходящих в периферическом отделе слухового анализатора.

Известно, что стандартное ухо человека способно воспринимать звуки с частотой в диапазоне 20 Гц 20 кГц.

Однако восприятие человеком слуховых ощущений оценивается не частотой звука, а ее психоакустической коррелятой - высотой тона, причем высокочастотные звуки человек воспринимает (слышит) как высокие тоны, а низкочастотные - как низкие [1]. Сам термин "высота тона" трактуется как "качество звука, определяемое субъективно человеком на слух" [2].

Единицей высоты тона определен мел. Она устанавливается декларативно - как "внесистемная единица высоты звука", а количественная оценка высоты тонов основывается на статистической обработке данных о субъективном восприятии звука [3].

Соответствие высоты воспринимаемого слухом тона (мел) частоте поступающего в уxo звука (Герц) устанавливается по экспериментальной кривой: ее вид и характер воспроизведен по [3] на фиг.1. К данным результатам привели многочисленные исследования (S.S. Stevens et al., 1937, 1940: W. Koenig, 1949; G. Bekesy, 1960; J. Beck et. al., 1962, 1963: B. Scharf, 1970. H.F.Schuknecht, 1979). Их итогом явились два типа совершенно по-разному устанавливающих и трактующих рассматриваемые соответствия: так называемые Schuknecnt's sсаle и new frequency scale [4].

Поэтому существующие представления о механизме слуха и восприятии ухом звука являются настолько недостаточными, что не могут удовлетворить современный уровень знаний о природе слуховых ощущений.

Целью данного изобретения является построение биофизического способа установления единицы высоты тона (мел) и аналитического определения соответствия высоты тона, определяемого слухом и измеряемого в мелах, частоте звука, поступающего в ухо и измеряемого в герцах, и установление физического смысла единицы высоты тона (мел).

В качестве аналога предлагаемого способа установления единицы высоты тона (мел) и определения ее физического смысла рассматривается биофизический (аудиометрический) и психофизический (фракционирования) методы исследования спектральных характеристик уха и слуха.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Два альтернативных обобщения (W. Koenig и H.F. Schuknecht, цитируется по [4] ) в подходе к разработке проблемы слуховых ощущений по представлениям H. Helmholtz (1863; [5] , в изложении по [6]) привели к установлению физиологических моделей, не раскрывающих механизма слуха, но двойственным образом феноменологически определяющих соотношение распределения по частотам координат базилярной пластинки, воспринимающих звук соответствующей частоты.

На фиг. 2 дана графическая интерпретация этих моделей с использованием компьютерной системы MathCAD [7].

В блоке а) фиг.2 приведена иллюстрация модели по Schuknecht's scale [4] в виде графика nj(xj) где хj - координата волосковой клетки на базилярной пластинке, воспринимающая звук частоты nj. Еe числовые значения совпадают с данными G. Bekesy [8] (излагается по [1]). Можно показать (фиг.3a) что эта зависимость выражается аналитическим соотношением



где ls(f) - отсчитываемая от апекса улиткового протока координата базилярной пластинки стандартной длины L0 = 32 мм, на которой расположена волосковая клетка, воспринимающая звук частотой f при максимально воспринимаемой ухом частоте звука fmo = 20 кГц.

В блоке б) фиг.2 приведена иллюстрация экспериментальной модели по Koenig's scale (излагается по [4]) как зависимость Sk(Nk), где sk - координата волосковой клетки на базилярной пластинке, воспринимающая звук частоты Nk. Можно показать (фиг. 3б), что эта зависимость при прежних обозначениях по Koenig's scale для lK(f) выражается аналитическим соотношением



Анализ экспериментальных результатов по моделям W. Koenig и H.F. Schuknecht приводит к следующим выводам.

Schuknecht's scale, совпадающая с данными G. Bekesy, является биофизической шкалой соответствия распределения по частотам координат базилярнoй пластинки, воспринимающих звук соответствующей частоты.

Koenig's scale представляет собой диаграмму S.S. Stevens и J. Volkman (1940, цитируется по [4] ) соответствия частоты звука (Гц) и высоте тона (мел). Поэтому Koenig's scale следует считать не "freqеnсу" (частотной), а психофизической ("psyhophуsical") шкалой.

Используя метод наименьших квадратов, можно установить аналитическое соответствие между частотой поступающего в ухо звука (Гц) и высотой воспринимаемого слухом тона (мел) [3]. Оно будет определяться соотношением



где P(f) - высота воспринимаемого слухом тона для поступающего в ухо звука частотой f при максимально воспринимаемой ухом частоте звука fmo = 20 кГц и максимальной воспринимаемой слухом высоте тона Р0 ~ 3250 мел, определенной декларативно (условно [1, 2]) для опорной высоты тона Рст = 1000 мел при стандартной частоте fст = 1000 Гц.

На фиг. 4 представлена графическая интерпретация соотношения (3), выполненная программой MathCAD [7] в виде функции P(f).

Однако расчет показывает (фиг.5), что для fcт необходимо Р0 = 3232 мел. Но при этом второе условие (там же [1, 2]: P(f0) = 0 мел) не выполняется (фиг. 5), так как для f0 = 20 Гц P(f0) = 6 мел. Для выполнения обеих условий одновременно необходимо увеличить Р0 до 3252 мел с вычетом P(f0). Поэтому соотношение (3) принимает вид



Представленное соотношение (4) позволяет аналитически установить соответствие высоты тона, определяемого слухом и измеряемого в мелах, частоте звука, поступающего в ухо и измеряемого в герцах, и дает возможность установления физического смысла единицы высоты тона - мел.

Значение Р0 = 3252 мел, отождествленное нами с максимальной высотой тона, соответствующей максимально воспринимаемой ухом частоте звука fmo = 20 кГц, совпадает с числом внутренних волосковых клеток, расположенных на базилярной пластинке [8]. Поэтому за восприятие слухом высоты тона ответственны волосковые клетки внутреннего ряда (a не наружные, как утверждают некоторые авторы, например, [9]). Физиологически это означает, что каждому тону P(f) можно поставить в соответствие номер волосковой клетки внутреннего ряда N(f). При этом следует отметить, что каждая волосковая клетка внутреннего ряда, занимая участок базилярнoй пластинки длиной l(f), в соответствии с распределением (2) воспринимает высоту тона, соответствующую не одной конкретной частоте f, а некоторому интервалу частот звука f, который вызывает колебания волосковой клетки на базилярной пластинке, приводящие к генерации нервного импульса, отождествляемой нашим слухом высотой тона.

На фиг.6 представлен расчет частоты звука для соответствующей ей высоты тона как функции f(N) с графической иллюстрацией N(f), а также расчет f(N) как диапазона звука, укладывающегося максимумом на базилярной пластинке между двумя соседними волосковыми клетками и соответствующего восприятию слухом как тона одной высоты.

Исходя из этого, можно установить физический смысл высоты тона.

Высотой тона мы будем называть порядковый номер интервала поступаемых в ухо звуковых частот f, воспринимаемый слухом как один тон, или, что то же самое, но с физиологической точки зрения, порядковый номер волосковой клетки внутреннего ряда, генерирующей нервный импульс, приводящий к слуховому ощущению тона.

Поэтому при определении высоты тонов, воспринимаемых слухом, следует употреблять не количественные, а порядковые числительные.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гельфанд С. А. Слух: введение в психологическую и физиологическую акустику. /Пер. с англ. - М.: Медицина. - 1984.

2. БСЭ. -Т.5. -1971. -С.543.

3. Русаков И.Г. //БСЭ. - Т.16. - 1974. - С.38-39.

4. Schuknecht H. F. Pathology of the Ear. A. Commonwealth Fund Book /Harward Univ. Press. - Cambridgem Massachusets. -1974.

5. Helmholz H.L.F. Die Lehre von Tonempfindungеn. Drauns-chweig. - 1863. - Рус. пер. Петрова. - СПб. - 1875).

6. Руководство по оториноларингологии. /Под ред. И.Б. Солдатова. - М.: Медицина. - 1994.

7. Дьяконов В. П.Справочник по MathCAD PLUS 6.0 PRO. -M.: СК Пресс. - 1997.

8. Гистология. - Под ред. В.Г. Елисеева, Ю.И. Афанасьева, Е.А. Юриной. - М.: Медицина. - 1983.

9. Таварткиладзе Г. А. Частотная селективность периферического отдела слухового анализатора. // Сб.: Клинико-аналитич. и анатомо-физиол. аспекты периферич. отдела слух. анализатора. - СПб. - 1991. - с.8-18. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Способ установления единицы высоты тона (мел) и определение ее физического смысла, построенный на основе экспериментальных биофизического (аудиометрического) и психофизического (фракционирования) методов исследования спектральных характеристик уха и слуха и их биофизическом анализе, отличающийся тем, что на основе обработки результатов экспериментов методом наименьших квадратов устанавливают аналитическое соответствие высоты воспринимаемого слухом тона (мел) частоте поступающего в ухо звука (Гц), определяют интервал звуковых частот, приводящий к качественному восприятию его как тона одной высоты, рассчитывают номер этого интервала в общем звуковом диапазоне и отождествляют с этим номером высоту тона в мелах.

2. Способ установления единицы высоты тона (мел) и определение ее физического смысла по п. 1, отличающийся тем, что устанавливают физический смысл единицы высоты тона - мел - как порядковый номер интервала поступаемых в ухо звуковых частот из общего звукового диапазона и воспринимаемых слухом как один тон, или как порядковый номер волосковой клетки внутреннего ряда, генерирующей нервный импульс, приводящий к слуховому ощущению тона.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к медицине, а именно:
  • Все от зачатия и до рождения ребенка. Акушерство, гинекология, сексология и сексопатология

  • Гастроэнтерология, гепатология и панкреатология

  • Дерматология и дерматовенерология

  • Иммунология. Способы диагностики и лечения (ВИЧ) и приобретенного иммунодефицита (СПИД)

  • Кардиология и кардиохирургия

  • Фармацевтика. Лекарственные и косметические средства и композиции

  • Медицинская техника

  • Наркология. Средства выявления и профилактики различного вида зависимостей

  • Неврология, невропатология и неонатология

  • Онкология и радиология

  • Оториноларингология

  • Офтальмология

  • Вирусология, паразитология и инфектология

  • Педиатрия и неонатология

  • Психиатрия, психотерапия

  • Пульмонология и фтизиатрия

  • Стоматология

  • Способы диагностики функционального состояния организма человека

  • Травматология, артрология и ортопедия

  • Терапия. Мануальная терапия. Физиотерапия. Рефлексотерапия. Биотерапия и фитотерапия

  • Урология, нефрология и андрология

  • Физиотерапия

  • Хирургия

  • Эндокринология

  • Косметология. Санитария и гигиена


Медицина






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "лечение бесплодия" будет найдено словосочетание "лечение бесплодия". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("лечение" или "бесплодия").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+лечение -бесплодия".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "бесплодие" будут найдены слова "бесплодия", "бесплодию" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "бесплодие!".

Акушерство, гинекология, сексология и сексопатология | Гастроэнтерология, гепатология и панкреатология | Дерматология и дерматовенерология | Иммунология. Вирусология. Способы лечения синдрома приобретенного иммунного дефицита (спид) | Кардиология и кардиохирургия | Лекарственные и косметические средства и композиции | Медицинская техника | Наркология. Средства выявления и профилактики различного вида зависимостей | Неврология, невропатология и неонатология | Онкология и радиология | Оториноларингология | Офтальмология | Вирусология, паразитология и инфектология | Педиатрия и неонатология | Психиатрия, психотерапия и психофизиология | Пульмонология и фтизиатрия | Стоматология | Травматология. Артрология и ортопедия | Терапия. Мануальная терапия. Физиотерапия. Рефлексотерапия. Биотерапия и фитотерапия. Диагностика заболеваний и функционального состояния организма человека | Урология, нефрология, андрология | Хирургия | Эндокринология | Косметология


Rambler's Top100 Webalta Уровень доверия Цитирование