Dynamika ucha ludzkiego stymulowanego piezoelektryczną membraną - nowatorski hybrydowy model

Środki finansowe przyznane przez Narodowe Centrum Nauki na realizację projektu badawczego

OPUS 27

Tytuł projektu: Dynamika ucha ludzkiego stymulowanego piezoelektryczną membraną - nowatorski hybrydowy model

Tytuł w j. angielskim: The human ear dynamics stimulated by piezoelectric membrane - novel hybrid model

Numer umowy: UMO-2024/53/B/ST8/03778

Okres realizacji: 14.02.2025 – 13.02.2029

Wartość projektu: 1 033 060,00 PLN

Wartość przyznanych środków: 1 033 060,00 PLN

Kierownik projektu: prof. dr hab. inż. Rafał Sławomir Rusinek

Słowa kluczowe: dynamika ucha ludzkiego, piezoelektryczna membrana, stymulacja okienka okrągłego

Streszczenie popularnonaukowe:

Utrata słuchu jest znaczącym i rosnącym problemem na całym świecie, dotykającym ponad 430 milionów ludzi, w tym 34 miliony dzieci. Przewiduje się, że do 2050 r. ponad 700 milionów osób będzie cierpieć z powodu upośledzenia słuchu, co podkreśla pilną potrzebę zaawansowanego leczenia słuchu. Wszczepialne aparaty słuchowe ucha środkowego (IMEHD) stały się obiecującym rozwiązaniem zarówno dla przewodzącego, jak i czuciowo-nerwowego ubytku słuchu. W projekcie zaproponowano nową metodę wykorzystującą membrany piezoelektryczne do stymulacji okrągłego okna, która oferuje kilka zalet w stosunku do tradycyjnych systemów opartych na przetwornikach z „pływającą” masą (FMT). Piezoelektryczna membrana zapewnia bezpośrednią i skuteczną stymulację okienka okrągłego, oferując prostszą konstrukcję, szeroką i przestrajalną odpowiedź częstotliwościową oraz mniej inwazyjne zabiegi chirurgiczne. Projekt realizowany w dyscyplinie inżynieria mechaniczna ma na celu opracowanie hybrydowego modelu ludzkiego ucha, integrujący dyskretny model ucha środkowego o kilku stopniach swobody z ciągłym modelem membrany piezoelektrycznej i przepływowym modelem ślimaka zintegrowanym z uchem środkowym metodą Fluid Structure Interaction (FSI). Ponadto, Sprzężenie elektromechaniczne (EMC) między tymi komponentem mechanicznym i elektrycznym zostanie dokładnie zbadane, z naciskiem na analizę zjawisk nieliniowych i zapobieganie chaotycznym drganiom kosteczek słuchowych wzbudzanych piezoelektryczną membraną. Walidacja eksperymentalna zostanie przeprowadzona przy użyciu Dopplerowskiego wibrometru laserowego na ludzkich próbkach kości skroniowej, aby zapewnić identyfikację i weryfikację modeli matematycznych i numerycznych. Projekt zawiera interdyscyplinarne badania, które wykorzystują postępy w dziedzinie materiałoznawstwa, bioinżynierii i audiologii, aby stworzyć precyzyjną, kontrolowaną i potencjalnie nieinwazyjną metodę przywracania słuchu. Oczekuje się, że wyniki projektu znacznie poprawią nasze zrozumienie mechaniki ucha środkowego, oddziaływania układu biomechanicznego, elektrycznego i zagadnienia mechaniki płynów, a w konsekwencji poprawią technologię aparatów słuchowych i utorują drogę przyszłym innowacjom w nauce.