MEMS mikrofon dan jalur piezoelektrik mengambil bunyi lutut lenturan dan lanjutan. (Kredit: Georgia Tech)MEMS mikrofon dan jalur piezoelektrik mengambil bunyi lutut lenturan dan lanjutan. (Kredit: Georgia Tech)

"Ia seperti sedikit perkara Halloween yang berlaku," kata Omer Inan. "Anda mendengar tulang menggosok antara satu sama lain, atau mungkin rawan."

Jurutera sedang membangunkan sebuah band lutut akustik dilengkapi dengan mikrofon dan sensor getaran yang boleh mendengar dan mengukur bunyi di dalam sendi-dan boleh membawa kepada cara untuk membantu pakar ortopedik menilai kerosakan selepas kecederaan dan kemajuan pemulihan trek.

Omer Inan, penolong profesor kejuruteraan elektrik dan komputer di Georgia Tech, telah memikirkan untuk membangunkan peranti sedemikian untuk beberapa waktu. Dia bekas pelempar cakera di Universiti Stanford dan menghabiskan bertahun-tahun berputar seperti puting beliung, yang tidak dibina lutut, jadi dia sendiri menderita sakit lutut.

"Saya akan selalu merasa seperti lutut saya berderit atau muncul lebih banyak jika saya meletakkan lebih banyak tekanan kepadanya," katanya.


grafik langganan dalaman


Apabila dia mendengar rakaman pertama yang mencengkam pada awal percubaan, Inan gembira. "Ia lebih kuat daripada jangkaan dan lebih jelas," Itu bermakna kemajuan segera. "Ia seperti sedikit perkara Halloween yang berlaku. Anda sedang mendengar tulang anda menggosok antara satu sama lain, atau mungkin tulang rawan. "Doktor memanggil retak bersama" crepitus. "

Beberapa 100 tahun yang lalu, doktor fikir raket mungkin mengandungi mesej dan mendengarnya dengan stetoskop. Inan berharap pada masa akan datang, penyelidikan perubatan akan membina teknologi penderia akustik kumpulannya sedang mereka bentuk, dan akhirnya menyahkod bunyi menjadi corak yang berguna.

Buat masa ini, para penyelidik menggambarkan audio yang dirakam dan memadankannya dengan pelbagai pergerakan sendi untuk melihat di mana betul-betul di kaki memanjang dan membongkok lutut mencipta creak dan muncul. Hasilnya mempunyai puncak dan tegangan yang menyerupai elektrokardiogram atau isyarat fisiologi yang lain.

Corak akustik yang menghasilkan lutut cedera adalah berbeza dengan lutut utuh. "Ia lebih tidak menentu," kata Inan. "Lutut yang sihat menghasilkan corak bunyi yang lebih konsisten."

Askar dan kecederaan ulangan

Sekiranya dipasangkan dengan penyelidikan perubatan, alat akustik boleh menyebabkan monitor yang tidak dapat dipakai dan murah, yang dapat memberi manfaat kepada atlet yang telah terbebani lutut, dan pesakit tua yang tergelincir dan jatuh. DARPA, yang membiayai kerja itu, ingin mengurangkan kecederaan lutut di medan perang yang berulang dan membantu askar kembali bertugas dengan selamat.

"Apa yang kebanyakan orang tidak tahu ialah kecederaan muskuloskeletal lutut dan pergelangan kaki adalah antara sebab utama untuk melepaskan anggota perkhidmatan tugas aktif," kata Inan. Beg galas yang berat sehingga pound 100 ditekan ke atas askar, ketika mereka berarak puluhan kilometer ke atas medan rumit, memanjat rintangan di medan perang, dan mendekam di tempat yang sempit berjam-jam.

Walaupun tanpa kejatuhan atau perompak, seorang askar boleh mendarat dalam pembedahan kemudian dalam pemulihan. Masalahnya mungkin kelihatan beberapa bulan kemudian, tetapi terlalu sering tidak, dan terlalu sering itu disebabkan oleh kecederaan semula.

Selepas pembedahan dan terapi, lutut mungkin berasa seperti baru, tetapi ketika seorang prajurit berlebihan melompat kembali ke atasnya, kelemahan dari tendangan kecederaan masuk. Hasilnya, kecelakaan semula adalah kali 10 lebih kerap daripada yang awal.

Alat dpt dipakai yang murah boleh memberikan tentera dan doktor dalam maklum balas masa depan untuk menyembuhkan lutut untuk membantu mereka mengelakkan kecederaan semula utama dengan menahan beban berat apabila diperlukan.

Ini boleh memberi manfaat kepada ahli-ahli perkhidmatan dalam jangka masa panjang juga. Kecederaan bersama kompaun sepanjang masa, menetapkan anggota perkhidmatan bersara untuk kesakitan dan kehilangan mobiliti ke dalam kehidupan awam. "Anda boleh mempunyai kes-kes awal osteoartritis," kata Inan.

Bunyi yang melampau

Tetapi pada ketika ini, misi Inan adalah untuk merekodkan bunyi dalam kualiti berpotensi yang berguna yang telah menimbulkan beberapa cabaran. Sendi lutut dikelilingi oleh bendalir, yang menembusi gelombang bunyi yang keluar bersama untuk kulit. Juga, apabila pesakit bergerak di sekitar, ia menyebabkan bunyi luaran yang boleh meredakan bunyi yang berguna.

"Hakikat bahawa pengukuran itu harus berlaku berdasarkan takrif semasa pergerakan adalah satu cabaran, kerana anda tidak boleh memberitahu orang itu untuk diam dan mengelakkan artifak gerakan," katanya.

Untuk membangunkan peranti akustik, penyelidik menggabungkan mikrofon dengan filem piezoelektrik, sensor getaran hipersensitif yang mengumpul bunyi terbaik, tetapi sangat sensitif terhadap gangguan. Mikrofon yang diletakkan pada kulit membuat sandaran yang mencukupi dan untuk peranti yang lebih praktikal.

Monitor lutut juga mengambil kesempatan daripada kemajuan teknikal yang biasa di telefon pintar. Mikrofon sistem mikro-elektromekanik, atau MEMS, menggabungkan lebih baik dengan teknologi semasa berbanding mikrofon berdasarkan teknologi terdahulu. Itu juga menjadikan mikrofon hanya sen senilai 50 yang murah sahaja hingga satu dolar.

Pejabat Teknologi Biologi DARPA menyokong kerja. Kertas itu diterbitkan dalam talian dalam jurnal Transaksi IEEE dalam Kejuruteraan Bioperubatan.

sumber: Georgia Institute of Technology


Buku-buku yang berkaitan

at InnerSelf Market dan Amazon