Математическое обеспечение мобильного имитатора вертикальной позы для испытаний прототипов вестибулярного протеза

• Автор: Сидоренко, Галина Юрьевна
• Шифр специальности: 01.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 163 с. : ил.

Содержание
Содержание
Введение
Глава 1. Постановки задачи проектирования мобильного имитатора вертикальной позы
1.1. Описание прототипов имитатора вертикальной позы
1.2. Постановка задачи математического обеспечения динамического имитатора вертикальной позы
Глава 2. Имитация вертикальной позы с помощью управляемого
перевернутого маятника на подвижном основании
2.1. Уравнения колебаний управляемого перевернутого маятника на подвижном основании
2.2. Синтез автоколебаний перевернутого маятника, установленного на подвижном основании
2.3. Уменьшение амплитуды автоколебаний при наличии информации с акселерометра, установленного на верхней платформе имитатора
Глава 3. Динамическая имитация вестибулярной функции для
экстремальных ситуаций вертикальной позы
3.1. Математическая модель информационного процесса в вертикальных полукружных каналах
3.2. Математическая модель формирования выходной информации в горизонтальных гравитоинерциальных механорецепторах отолитовых органов
3.3. Функциональная схема динамического имитатора вестибулярной функции в экстремальной ситуации
Глава 4. Математическое обеспечение системы управления
мобильного имитатора вертикальной позы
4.1. Компьютерное моделирование имитации экстремальных ситуаций для вертикальной позы
4.2. Синтез последовательности предельных циклов как способ имитации экстремальных ситуаций для вертикальной позы
4.3. Математическое описание нелинейной системы управления мобильного имитатора вертикальной позы
Глава 5. Обобщение полученных результатов
5.1. Описание патента № 2379007 «Мобильный имитатор вертикальной позы для разработки и тестирования вестибулярных протезов» (дата публикации 20.01.2010)
Заключение
Литература

Введение
Актуальность проблемы.
В настоящее время широко разрабатываются прототипы вестибулярных протезов и других микросенсорных систем для нужд персональной навигации лиц пожилого возраста и лиц с вестибулярными нарушениями. Корректная работа вестибулярного аппарата может быть нарушена в результате наследственного заболевания, инсульта, травмы головы, воздействия вирусов, применения антибиотиков или химиотерапии. Только в США более 6 миллионов человек страдают от хронических (длительностью более 3 месяцев) нарушений работы вестибулярного аппарата, являющихся причиной затуманенного зрения, головокружения и проблем с поддержанием равновесия.
Известно, что основной причиной падений людей пожилого возраста являются возрастные нарушения в функционировании вестибулярного аппарата. Результатом падения могут быть переломы, черепно-мозговые травмы, субдуральные гематомы и ушибы мягких тканей. Но наиболее серьезным последствием падений является перелом шейки бедра. Половина пожилых людей старше 65 лет, получивших эту травму, до конца жизни так и не может в полной степени восстановить прежнюю мобильность и свободу передвижений, а одна четверть умирает в течение года после падения. На лечение последствий падений пожилых пациентов только в США тратится более 26 миллиардов долларов ежегодно.
Разрабатываемые вестибулярные протезы призваны заменить работу поврежденного вестибулярного аппарата, создавая у пациента корректное ощущение движения.
На данный момент в мире известно несколько разработанных прототипов вестибулярных протезов. К ним относится прототип, имитирующий функционирование полукружного канала, созданный

определению, должна лежать на прямой ах - а0 и, следовательно, она является точкой пересечения этой прямой с графиком функции последования. Из представленного на Рис.6 графика еще раз следует существование и единственность неподвижной точки.
Рис.6. Диаграмма Ламерея.
Возьмем какую-либо фазовую траекторию системы, отличную от замкнутой, и рассмотрим последовательность точек ее пересечения с полуосью - 0, срх > 0}. В этой последовательности точек каждая
последующая точка определяется по предыдущей функцией последования, и пользуясь построением, приведенным на Рис.6, можно определить по заданной первой точке а0 все последующие а-1,а2,сх2... Такое построение (так называемая «лестница Ламерея») на Рис.6 приведено для двух последовательностей точек, для одной из которых начальная точка > а*, а для другой «о < а*. Как видно из Рис.6, точки обеих последовательностей и а^а^се^,.. приближаются к неподвижной точке а*. Это означает, что фазовые траектории, идущие как вне, так и внутри замкнутой фазовой траектории, асимптотически приближаются (при г —> со) к последней. Кроме того, каковы бы ни были начальные условия, в системе установятся незатухающие колебания.