Power analysis of the basilar membrane in the cochlea by mechanical resonance.
This paper presents the power analysis to the mechanical model of the basilar membrane in the cochlea as a system of forced damped harmonic oscillators without lateral coupling proposed by Lesser and Berkeley. The Lagrange's equation for dissipative mechanical systems and the energy method are used...
| Publicado en: | Revista Mexicana de Ingeniería Biomédica Vol. 38; no. 1; pp. 38 - 54 |
|---|---|
| Autor principal: | |
| Formato: | Artículo |
| Publicado: |
Sociedad Mexicana de Ingenieria Biomedica, A.C.
jan-apr2017
|
| Materias: | |
| Acceso en línea: | Ver este registro en EBSCOhost |
| fields | @attributes: recordID: 1 pdfLink: plink: https://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&db=lth&AN=133631104&site=ehost-live header: @attributes: shortDbName: lth uiTerm: 133631104 longDbName: MedicLatina uiTag: AN controlInfo: bkinfo: jinfo: jid: 01889532 7L3 jtl: Revista Mexicana de Ingeniería Biomédica issn: 01889532 maglogo: N pubinfo: dt: jan-apr2017 vid: 38 iid: 1 pid: 20850 pub: Sociedad Mexicana de Ingenieria Biomedica, A.C. artinfo: ui: 133631104 10.17488/RMIB.38.1.3 ppf: 38 ppct: 16 formats: fmt: @attributes: type: P size: 1.6MB tig: atl: Power analysis of the basilar membrane in the cochlea by mechanical resonance. aug: au: Jiménez-Hernández, M. affil: Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Instituto Politécnico Nacional, Ciudad de México, México su: Basilar membrane Cochlea Statistical power analysis Harmonic oscillators Lagrange equations sug: subj: Basilar membrane Cochlea Statistical power analysis Harmonic oscillators Lagrange equations keyword: basilar membrane Cóclea mechanical resonance membrana basilar potencia power resonancia mécanica Cóclea membrana basilar potencia resonancia mécanica ab: This paper presents the power analysis to the mechanical model of the basilar membrane in the cochlea as a system of forced damped harmonic oscillators without lateral coupling proposed by Lesser and Berkeley. The Lagrange's equation for dissipative mechanical systems and the energy method are used to obtain the general equation of the system. Next a solution by complex exponential is proposed using the resonance analysis considering only excitations of pure tones to obtain the equation of displacement, and with its derived the equation of velocity. The power in the system is the multiplication between the equations of the velocity and the excitation force. Finally the equation of the average power in the system is obtained. This new solution has the advantage of determining the relationship between the excitation frequency of the system and the position along the basilar membrane where the average power is maximum. This implies that the distance where there is maximum transfer of energy between the wave propagating in the perilymph and the mechanical displacement of the basilar membrane on the hair cells in the organ of Corti is known. The power analysis is successfully compared with the two-dimensional model of the cochlea developed by Neely using finite differences and with the experimental results of Békésy. In both experiments are used the same mechanical parameters of the basilar membrane and the same set of frequencies of evaluation proposed in the original papers in order to compare the different methodologies. En este artículo se presenta el análisis de potencia del modelo mecánico de la membrana basilar en la cóclea como un sistema de osciladores armónicos forzados amortiguados sin acoplamiento lateral propuesto por Lesser y Berkeley. Se usa la ecuación de Lagrange para sistemas mecánicos disipativos y el método de energías para obtener la ecuación general del sistema. A continuación se propone su solución en forma exponencial compleja usando el análisis por resonancia considerando únicamente excitaciones de tonos puros obteniendo la ecuación del desplazamiento, y a partir de su derivada la ecuación de la velocidad. Posteriormente se determina la ecuación de potencia mediante el producto entre las ecuaciones de la velocidad y la fuerza de excitación. Por último se obtiene la ecuación de la potencia promedio en el sistema. Esta nueva solución tiene la ventaja de determinar la relación entre la frecuencia de excitación del sistema y la posición a lo largo de la membrana basilar donde la potencia promedio es máxima, con lo cual se conoce la distancia donde se genera la máxima transferencia de energía entre la onda que se propaga en la perilinfa y el desplazamiento mecánico de la membrana basilar sobre los cilios en el órgano de Corti. El análisis de potencia se compara satisfactoriamente con el modelo en dos dimensiones por diferencias finitas de la cóclea desarrollado por Neely y con los resultados experimentales obtenidos por Békésy. En ambos experimentos se usan los mismos parámetros mecánicos de la membrana basilar y el mismo conjunto de frecuencias de evaluación propuestos en los trabajos originales con el objetivo de comparar las diferentes metodologías. pubtype: Academic Journal doctype: Article src: R language: English refInfo: copyright: @attributes: flag: Y custom: Copyright of Revista Mexicana de Ingeniería Biomédica is the property of Sociedad Mexicana de Ingenieria Biomedica, A.C. and its content may not be copied or emailed to multiple sites without the copyright holder's express written permission. Additionally, content may not be used with any artificial intelligence tools or machine learning technologies. However, users may print, download, or email articles for individual use. item: Revista Mexicana de Ingeniería Biomédica holder: Sociedad Mexicana de Ingenieria Biomedica, A.C. dt: @attributes: year: 2017 holdings: @attributes: islocal: N |
|---|