[发明专利]用于模拟鼓膜的系统和方法

说明书

本文公开了一种用于对耳朵的特性进行建模的装置。该装置包括人工鼓膜和耦合到人工鼓膜的外壳。外壳限定了耦合到人工鼓膜的内部表面的内部部分。内部部分具有可调节体积或可调节类型的流体和可调节的气体压力。流体体积或类型以及气体压力的调节改变膜移动以根据活动性尺度产生选定的移动特性。

交叉引用

本申请要求2019年4月30日提交的美国临时专利申请号62/840,829的权益，所述申请通过引用完整并入本文。

关于联邦资助研究的声明

本发明是在美国政府通过小企业创新研究(SBIR)计划的支持下完成的，美国国家科学基金会的资助号为1853244(第二阶段奖)。

背景技术

中耳炎(OM)是内耳的一组炎性疾病并且是最普遍的儿童医疗保健问题的诱因，通常称为“耳部感染”。OM定义为中耳中存在液体积液，并具有以下主要类型：急性中耳炎(AOM)，渗出性中耳炎(OME)，慢性中耳炎(COM)和慢性化脓性中耳炎(CSOM)。通常伴随耳痛的感染的快速发作是AOM中耳积液(MEE)的特点，而OME通常不与症状相关联，因为MEE液体是非感染性的。

OM诊断的准确性取决于设备和医师的技能。平均误诊率可能在30％-50％之间。例如，OME可能被误诊为AOM，而没有相关中耳积液的缩回鼓膜可能被误诊为OME。鉴于误诊率，需要改进的装置、系统和方法用于诊断OM。随着新设备的开发，直接对人体进行测试可能不可行或不安全，或两者兼有。

因此，需要改进的装置、系统和方法用于模拟鼓膜，例如患病鼓膜、紊乱鼓膜或健康鼓膜。

可能与本文公开内容相关的参考文献可以包括美国专利号5,997,307、7,771,356、7,859,455、10,043,415和10,097,923；美国专利公开号2019/0142258；中国台湾地区申请号1447681；以及非专利出版物Shelton等人的Quantitative Pneumatic OtoscopyUsing a Light-Based RangingTechnique,Journal ofThe Association for Researchin Otolaryngology 18(4):555–568,2017；Morris等人的DevelopmenTand Validation ofa Novel Ear SimulatorToTeach Pneumatic Otoscopy,7(1):22-26,2012；和Diagnosticand Procedural EarTrainer w/Pneumatic Otoscopy Kit,www.GTsimulators.com。

发明内容

本公开内容涉及用于模拟鼓膜的系统和方法。模拟的膜可以近似鼓膜在耳朵的各种生物状态(诸如，疾病状态或健康状态)期间的活动性。本公开内容的实施方式可以帮助开发用于诊断耳部紊乱，诸如举例而言中耳炎的工具。

在一方面，提供了一种用于对包括鼓膜的耳朵的特性进行建模的装置。所述装置可以包括：具有模仿生物鼓膜的超声反射率的超声反射率的人工鼓膜；和耦合到所述人工鼓膜并进一步限定耦合到所述人工鼓膜的内部表面的内部部分的外壳，所述内部部分具有可调节体积的流体或可调节类型的流体，并且所述内部部分具有可调节的气体压力。

在一些实施方式中，所述流体体积、所述流体类型或所述气体压力中的一个或多个的调节改变膜偏转或膜移动以可控地模仿耳朵的疾病状态。在一些实施方式中，所述流体类型的所述调节包括改变流体的粘度。在一些实施方式中，所述耳朵的所述疾病状态是细菌性或病毒性耳部感染。

在一些实施方式中，所述人工鼓膜的形状展现来自所述人工鼓膜表面的光学反射，从而能够定位所述人工鼓膜并对准耳镜。在一些实施方式中，所述光学反射展现在所述人工鼓膜的前下象限上。在一些实施方式中，所述人工鼓膜具有一个或多个视觉提示，其中所述视觉提示包括至少部分地展现鼓膜脐或锤骨的形状。