Что, если стены дома умеют слушать аккумулировать энергию и регулировать климат? Это не фантазия, а проектмодульной строительной системы Batt Wall, в которой блоки из натуральных материалов, работают как единый организм.
Каждый блок состоит из трех слоев: внутренняя несущая часть, средний слой с натрий-ионными аккумуляторами и теплоизоляцией и внешняя защитная оболочка. Стена из таких модулей способна хранить до 223 кВт·ч энергии, поддерживать стабильный микроклимат и обеспечивать автономность дома даже при отключении электричества.
Интеграция с искусственным интеллектом позволяет системе понимать свое состояние, регулировать поток энергии и предупреждать о любых отклонениях. У дома можно спросить: «Сколько энергии мы накопили сегодня?», «Какой модуль нуждается в проверке?», «Насколько стабильным был микроклимат на этой неделе?» — и он ответит. Редкий случай, когда стены имеют не только уши, но и разум.
Больше интересной информации про источники энергии и энергетику в телеграм-канале ЭнергетикУм
По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), к 2050 году каждый четвертый человек в мире будет страдать от потери слуха — частичной или полной. Ученые Пермского Политеха рассказали, как наши уши защищаются от слишком громких звуков, почему рвется барабанная перепонка, к чему приводит «звон» в ушах, какие наушники считаются наиболее опасными, что поможет распознать у себя тугоухость и зачем кохлеарный имплант вживляют в череп пациента.
Как устроено человеческое ухо?
Звук — это механическая волна, возникающая при колебаниях частиц среды, например, воздуха, воды или твердых тел. Для человека важными будут две характеристики — частота и громкость звука. Частота определяет высоту тона. Чем больше колебаний совершает волна за единицу времени, тем «писклявее» она звучит. Человек воспринимает громкость в диапазоне от 2*10-5 до 60 Па, измеряется она в децибелах. Например, шепот — 30 дБ, разговорная речь — 40-60 дБ, крик в ухо — 110 дБ.
— Ушная раковина помогает улавливать звук. Барабанная перепонка — это тонкая мембрана, которая воспринимает механические волны и направляет их на маленькие косточки в среднем ухе. Они — молоточек, наковальня и стремечко — усиливают звуковые колебания и передают во внутреннее ухо. Когда звук очень громкий, специальные мышцы ограничивают колебания барабанной перепонки и стремечка, чтобы защитить слух, — объясняет Владимир Савкин, кандидат медицинских наук, доцент кафедры вычислительной математики, механики и биомеханики ПНИПУ.
Во внутреннем ухе звуковые волны попадают в жидкую среду улитки, которая находится в височной кости. Эта область уха представляет собой костный, спиральный, постепенно расширяющийся канал с двумя перепонками — мембранами. На основной расположены внутренние и наружные волосковые клетки — десятки тысяч звуковых рецепторов. Когда волны заставляют обе мембраны колебаться и «сталкиваться», волоски клеток деформируются. Они посылают сигналы слуховому нерву, а он передает информацию в мозг.
— Ухо человека слышит звуки в диапазоне от 16 до 20 000 Гц, что соответствует 10-11 октавам. С возрастом верхняя граница слышимости снижается, поэтому пожилые люди часто не слышат высокие тона. Наиболее чувствительное ухо в диапазоне от 1000 до 4000 Гц, а главное поле для речи находится между 200 и 3200 Гц. Болевой порог по громкости звука составляет 130-140 дБ — так звучит реактивный самолет на старте, — рассказывает ученый-медик Пермского Политеха.
Как слышат представители животного мира?
Многие животные слышат звуки в диапазонах, недоступных для человека. Например, собаки могут различать ультразвук (выше 20 кГц). Почему их слух острее? Уши собак имеют более сложную анатомию и большее количество мышц, что позволяет им поворачивать уши в разные стороны, лучше улавливать звуки из различных источников. Их ушные раковины крупнее, что помогает собирать больше звуковых волн. Еще в собачьей улитке расположено огромное число слуховых клеток. Качество собачьего слуха объясняется эволюцией: они произошли от волков и развивались как охотники и хищники.
У многих представителей фауны есть дополнительные органы слуха. Рыбам и некоторым земноводным ориентироваться в пространстве и охотиться помогает боковая линия — с ее помощью они улавливают движение и вибрацию окружающей среды. У змей отсутствуют наружное ухо, барабанная перепонка и слуховые косточки. Они обладают только внутренней частью органа, которая воспринимает вибрации поверхности, где рептилии ползают. То есть если звук вызывает колебания земли под змеей, она способна его уловить. Однако слышать звуки непосредственно из воздуха змея не может.
Насекомые слышат звуки в диапазоне от 100 до 20000 герц. Их органы слуха представляют собой чувствительные волоски, реагирующие на вибрации воздуха. Они соединены с нервами, которые передают информацию о звуке в мозг насекомого. У муравьев и пчел «уши» находятся на передних ногах. Эти органы слуха позволяют насекомым слышать звуки, которые издают другие члены их колонии, а также обнаруживать хищников. У бабочек и жуков волоски расположены на брюшке — так они улавливают движение жертвы или хищника. У комаров орган слуха находится на усиках.
Как понять, что ухудшается слух?
Ухудшение качества слуха проявляется не только в потере остроты восприятия звуков. Есть и другие симптомы. Например, шум в ушах (тиннитус): возникают постоянные или периодические звуки, такие как звон, свист или гудение, которые не имеют внешнего источника. Чувство заложенности в ушах — когда появляется ощущение, что они "забиты" или переполнены воздухом. Часто люди с падающим слухом сталкиваются с неправильным восприятием звуков, например, когда они кажутся искаженными, слишком громкими или тихими.
— К отоларингологу следует обратиться, если возникают проблемы с пониманием разговоров, особенно в шумной обстановке или при разговоре с несколькими людьми. Есть трудности в определении направления, откуда доносятся звуки. Приходится часто увеличивать громкость в наушниках, телевизоре, колонках и т.д., чтобы все расслышать. Или наоборот, появляется дискомфорт при воздействии громких звуков, — советует Владимир Савкин.
Причины нарушения слуха
Тугоухость — снижение способности человека слышать окружающие звуки и воспринимать речь других людей. Степень нарушений варьируется от умеренного снижения слуха до абсолютной глухоты. Этому предшествуют вирусные или бактериальные инфекции, такие как отит (воспаление среднего уха), физические повреждения головы или ушей, шумовая травма, нарушения кровообращения в области уха, опухоли. Иногда потеря слуха бывает только на одно ухо, но возникает она по тем же причинам.
Оглушение, например, — это временное снижение слуха, которое может возникнуть после воздействия громких звуков, как на концерте. Это состояние связано с временной дисфункцией волосковых клеток во внутреннем ухе, которые отвечают за восприятие звуковых волн. При длительном или интенсивном воздействии громких звуков эти клетки могут быть повреждены или временно «перегружены», что приводит к притуплению слуха. Но после отдыха рецепторы приходят в норму. Потеря слуха также обратима при инфекциях — если вовремя обратиться за лечением, то при терапии слух вернется.
— Способность улавливать высокие звуки снижается по мере старения, к сожалению. Сенсоневральная тугоухость — это наиболее распространенный тип потери слуха у пожилых людей, связанный с естественным старением волосковых клеток во внутреннем ухе. С возрастом также снижается способность уха воспринимать высокочастотные звуки, что затрудняет восприятие речи, особенно в шумной обстановке. Заболевания вроде диабета и гипертонии, вредные привычки (курение, злоупотребление алкоголем) ускоряют падение качества слуха. К сожалению, по многим причинам его потеря необратима, — добавляет Владимир Савкин.
Почему вредны наушники?
По оценке ВОЗ, около 50% людей в возрасте от 12 до 35 лет подвержены риску потери слуха из-за длительного и чрезмерного воздействия громких звуков, таких как музыка в наушниках. Это грозит не только глухотой, но и снижением когнитивных функций, социальной адаптации. У людей со снижением слуха легкой степени тяжести риск развития деменции (старческого слабоумия) повышается в два раза.
— Мы живем в условиях «шумового загрязнения» и, если к этому добавить от 60 до 80 минут ежедневного прослушивания громких звуков через наушники, снижение слуха гарантировано. ВОЗ рекомендует уровень громкости не более 70 децибел. Прослушивание звуков на уровне 85 децибел больше часа ежедневно в перспективе приведет к тугоухости, — объясняет Игорь Безукладников, кандидат технических наук, доцент кафедры автоматики и телемеханики ПНИПУ.
Наиболее опасными для нашего слуха считаются наушники-«затычки». Они создают наибольший перепад давления в слуховом проходе, повышая нагрузку на барабанную перепонку и слуховой нерв. А самыми безопасными являются полноразмерные наушники, а также наушники костной проводимости — они не воздействуют на барабанную перепонку напрямую.
Но необходимо отметить, что в некоторых случаях даже на низких частотах и при небольшой громкости длительное использование наушников создает нагрузку на слуховой нерв. Постепенно в течение пяти-шести лет может наступить хроническая тугоухость или глухота. Если часто слушать музыку в наушниках на максимальной громкости, то это приведет к возникновению острой тугоухости.
Когда барабанная перепонка может порваться?
Разрыв барабанной перепонки наступает от звуковых колебаний с уровнем от 140 дБ. Это очень громкие звуки, такие как близкий раскат грома, пушечные выстрелы, взрывы, звуки клепальных машин и иных механизмов. Допустимая норма громкости при долговременном прослушивании — около 70 дБ.
Громкий звук — это механическое воздействие за счет колебаний воздуха. Кроме него барабанную перепонку можно повредить твердыми или острыми предметами, ватными палочками и другими инородными предметами, которые в уши лучше не засовывать.
Как в медицине решают проблему потери слуха?
Чтобы вернуть слух, нужно устранить причину, приведшую к этому: вылечить инфекцию, восстановиться после травмы, удалить ушную пробку. Если же фактор тугоухости никак не убрать, на помощь приходят различные устройства.
При травме возможно потерять и наружную часть уха. В таких случаях изготавливают ушной протез — имитацию реальной раковины. Он используется в косметических целях — для воссоздания внешнего вида пациента, а также помогает ему полноценно использовать предметы и устройства, рассчитанные на здорового человека с целыми ушами, например, очки.
— Кохлеарный имплант — медицинское устройство, вживляемое в череп пациента и передающее звуковые колебания непосредственно к слуховому нерву. Он используется, когда патологические процессы затронули волосковые клетки и сделали человека полностью глухим. Устройство позволяет воспринимать информацию об окружающих звуках, речевых сигналах и музыке наиболее физиологичным способом. Пациенты с имплантами должны улавливать звуки через сохранившиеся слуховые проводящие пути. Когда при тотальной глухоте поражена улитка, где и находятся рецепторы, логично «обойти» ее и направлять сигнал сразу в слуховой нерв. Так и работают кохлеарные импланты, активирующие нейроны, расположенные за волосковыми клетками, — объясняет Игорь Безукладников.
Кохлеарный имплант вживляется в череп пациента, после заживления на него устанавливается непосредственно слуховой аппарат. На рынке существуют решения с различным функционалом: от аппаратов, не имеющих никаких настроек кроме уровня громкости, до развитых решений с тонкой настройкой качества звука, эквализацией (регулировкой частот), управлением через приложение в телефоне и т.д. Это принципиально иное решение по сравнению с обычным слуховым устройством, не требующим хирургического вмешательства.
Слуховой аппарат — это электронное устройство, обеспечивающее прием, обработку и усиление звуковых колебаний. Оно предназначено для улучшения человеческого слуха, то есть чаще всего его назначают при сильной, но частичной потере слуха.
Если механизм совмещают с имплантом, принцип работы заключается в преобразовании звуковых колебаний в вибрационный сигнал, который передается непосредственно на вживленный имплант. При этом получается доставить звуковой сигнал прямо к волокнам слухового нерва, не задействовав улитку. Это позволяет восстанавливать слух пациентам с полной утратой слуха. Качество слуха при аппарате отличается от естественного из-за того, что используется другой принцип передачи звуковых колебаний. Изменяются тональные характеристики, человек слышит менее широкую полосу частот. Однако получается достаточный для нормальной жизни слух. За счет технических средств его острота полностью обеспечивается.
— Ушной протез выполняет декоративную функцию и устанавливается отдельно. Однако ученые ПНИПУ, МГМСУ и ПГМУ совместно создали модель слухового аппарата, который включал бы как кохлеарный имплант, так и слуховой аппарат и наружный протез. На данный момент у разработки нет аналогов, — добавляет Игорь Безукладников.
Выглядит смешно, но схема вполне рабочая (с принудительным отрезанием уха конечно перебор)
Для реконструкции уха доступно несколько хирургических подходов. Хрящ, взятый из ребер, может быть использован для изготовления каркаса уха или вместо него может быть использован медицинский имплантат. В некоторых случаях вариантом может быть искусственное (протезное) наружное ухо, закрепленное в кости.
P.S. Запущено новое закрытое NSFW сообщество Отборная хламина от фу до вау! для истинных аристократов и ценителей отборного хлама. Новые соавторы приветствуются! По желанию можете пройти этот опрос, что бы было ясно какой контент вам нравится Мини сет с патреона
Специализированные слуховые аппараты, основанные на эффекте костной проводимости, становятся все более популярными для пациентов с различными проблемами. Они могут помочь в случаях, когда ушная раковина ампутирована из-за травмы или при врожденных аномалиях. Их используют даже тогда, когда хирургическое вмешательство невозможно, например, из-за возраста пациента. Такая система представляет 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. Решение проблемы позволит улучшить качество передачи звука и повысить эффективность слуховых аппаратов. 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.
Исследование опубликовано в журнале «Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия "Радиотехнические и инфокоммуникационные системы» № 4 за 2023 год. 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.
Ученые 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.
Слышишь музыку, еще до того, как вставляешь наушники — уши передают привет! Откуда в наших ушах такие баги и как их пофиксить? А главное, при чем тут улитки? Обо всем по порядку в новом выпуске. Всем наука!
Ватные палочки специально созданы для того, чтобы очищать ими слуховой проход. Вместе с тем в Сети можно встретить рекомендацию избегать такого способа чистки. Мы решили проверить, есть ли научные объяснения у такого совета.
Спойлер для ЛЛ:правда
О роли ватных палочек в гигиене ушей пишут в СМИ и блогах. Например, в 2021 году «Известия» выпустили статью «Отоларинголог рассказал о правильной чистке ушей ватными палочками», а телеканал «Звезда» — «Врач объяснила, почему уши нельзя чистить ватными палочками». Пользователи задают вопросы специалистам, можно ли чистить уши таким способом детям, а также интересуются альтернативными способами гигиены.
Ватные палочки появились на рынке в 1923 году под названием Baby Gays. Их изобрёл американец Лео Герстензаг, увидев, как его жена ежедневно наматывает маленькие кусочки ваты на зубочистку, чтобы почистить уши их маленькой дочери. Его конструкция имела вату только на одном конце, а упаковка была устроена таким образом, чтобы родитель мог достать палочку одной рукой, второй при этом удерживая малыша. Его новинка быстро завоевала рынок и стала популярна не только как предмет гигиены малышей, но и неотъемлемая часть почти любой ванной комнаты. Однако есть ли в очистке ушей действительная необходимость и как лучше проводить процедуру?
Для начала нужно разобраться с тем, что уши из себя представляют с точки зрения физиологии. Ухо — это сложный орган, предназначенный для улавливания звуковых колебаний. Анатомически ухо подразделяется на наружное, среднее и внутреннее. Наружное ухо состоит из участка височной кости, ушной раковины и слухового прохода, который отделён от структур среднего уха барабанной перепонкой. Изнутри слуховой проход выстлан кожей, верхний слой которой называется эпидермисом. Эпидермис как в слуховом проходе, так и на других участках тела постоянно обновляется в течение жизни — одни клетки отмирают, а им на смену приходят другие. На других участках тела омертвевшие клетки эпидермиса просто отпадают сами собой, слущиваются об одежду, во время мытья или при использовании косметических скрабов и пилингов. Внутри слухового прохода такие клетки рисковали бы скапливаться, однако природа предусмотрела интересный способ избавления от них. Для этого потовые железы в эпидермисе эволюционно изменились в серные. Они вырабатывают особое вещество — ушную серу, состоящую из белков, жиров и жирных кислот, а также минеральных солей. Сера, как жевательная резинка, прилипает к стенкам слухового прохода, а отлипает вместе с отмершим эпителием. Также она собирает кожное сало и попавшую в слуховой проход пыль. При жевательных движениях, а также когда челюсть двигается в процессе речи сера постепенно перемещается из глубины слухового прохода ближе к ушной раковине, а затем, когда вода во время гигиенических процедур попадает в ухо, вымывается вместе с нею.
Функция ушной серы — это не только очистка слухового прохода, но и его увлажнение, а также защита, так как уровень кислотности серы противодействует развитию бактериальной и грибковой флоры. В норме в месяц железы вырабатывают от 12 до 20 мг серы, вся она естественным образом удаляется из уха. Фонд хирургии головы и шеи Американской академии отоларингологии советует не очищать слуховой проход вообще, а серу буквально «оставить в покое», если нет заложенности ушей и ощущения снижения слуха. Гарвардская медицинская школа придерживается такого же мнения: слуховой проход очищается сам по себе, и достаточно лишь удалить ту серу, которая уже покинула его и находится на ушной раковине. Такие же рекомендации дают врачи из клиники Кливленда и клиники Майо, авторитетных некоммерческих медицинских научных центров в США. Согласны с их позицией и российские врачи, например сотрудники отделения отоларингологии и микрохирургии уха московской ГКБ №52. Они также объясняют, почему чистка ушей настолько популярная процедура: «Человеческие уши изнутри покрыты большим количеством нервных окончаний, после воздействия ватных палочек они раздражаются ещё сильнее, заставляя вскоре взять палочку ещё раз и «сделать себе приятно» снова. Ещё одним важным фактором считается социальный: многие думают, что ушная сера — это только грязь, и уши надо непременно очищать ежедневно как можно глубже и тщательнее. Между тем сера — такая же защита для уха, как и слёзы для глаз».
Помимо того что уши имеют прекрасную способность самоочищаться, а следовательно, чистить их не нужно, такая «гигиена» может даже навредить. Во-первых, ватные палочки способствуют спрессовыванию серы и продвигают её вглубь слухового прохода, что может привести к образованию серных пробок. Во-вторых, такой способ очистки может быть травмоопасным, особенно для детей и подростков. Американские педиатры подсчитали, что за период с 1990 по 2010 год 263 338 детей до 18 лет обратились в отделения неотложной помощи с различными травмами уха из-за использования ватных палочек. Четверти из них врачи диагностировали разрыв барабанной перепонки.
Однако некоторым дополнительная гигиена ушей всё-таки показана — в первую очередь это люди со слишком узким слуховым проходом. Однако проводить более глубокую очистку ушей нужно только после консультации с ЛОР-врачом, который подберёт подходящий способ (например, возможно, предложит промывать слуховой проход перекисью водорода) и объяснит, как правильно это делать.
Таким образом, уши человека хорошо очищаются самостоятельно: сера собирает на себя отмершие клетки эпидермиса, кожное сало и пыль, а затем во время движений челюстей продвигается к выходу из слухового прохода. Оттуда её безопасно удалить полотенцем после мытья головы. Никакие другие способы очистки ушей врачи не считают ни нужными, ни безопасными. Очистка слухового прохода ватными палочками не только не нужна, но и может стать причиной травм.
