Bu biosensorlardan gələn axın məlumatları sağlamlığın monitorinqi və neyro-degenerativ vəziyyətlərin diaqnozu üçün istifadə edilə bilər.
Bir cüt qulaqcıq, möhür kimi çevik səthə ekranla çap edilmiş iki çevik sensorun əlavə edilməsi ilə beynin elektrik fəaliyyətini, eləcə də bədəndəki laktat səviyyələrini qeyd etmək üçün alətə çevrilə bilər.
Sensorlar qulaqcıqlarla əlaqə saxlaya bilir, sonra isə onlar vizuallaşdırma və əlavə təhlil üçün toplanmış məlumatları smartfon və ya noutbukda simsiz ötürə bilirlər.
Məlumatlar sağlamlığın uzunmüddətli monitorinqi və uzunmüddətli neyro-degenerativ vəziyyəti aşkar etmək üçün istifadə edilə bilər.
San Dieqo Kaliforniya Universitetində mühəndislərdən ibarət multidissiplinar tədqiqat qrupu tərəfindən hazırlanmış sensorlar, hal-hazırda beynin elektrik fəaliyyətini və bədənin tər ifrazını hiss etmək üçün istifadə edilən ən müasir cihazlardan çox daha az çətinliyə malikdir. Tədqiqatçılar göstərdi ki, onlar məşq zamanı real dünyada istifadə edilə bilər.
Bir neçə fizioloji parametrin qulaqda qəbulu yeni olmasa da, beyin və bədən siqnallarının vahid platformada inteqrasiyasıdır. Sıçrayış biotibbi, kimya, elektrik və nano-mühəndislərin birgə təcrübəsi sayəsində mümkün olmuşdur.
Məlumat və Doğrulama
Beyində elektrik aktivliyini ölçən elektroensefaloqramma (EEQ) və məşq və normal metabolik fəaliyyət zamanı bədənin istehsal etdiyi üzvi turşu olan tər laktatından əldə edilən məlumatlar müxtəlif məqsədlər üçün birləşdirilə bilər. Məsələn, epileptik tutmalar da daxil olmaqla, müxtəlif növ tutmaların diaqnostikasında istifadə oluna bilər. Onlar həmçinin fiziki məşq zamanı səyləri izləmək və stress və diqqət səviyyəsini izləmək üçün istifadə edilə bilər.
Tədqiqatçılar bu konseptual tədqiqat zamanı toplanmış məlumatları kommersiyada mövcud olan quru kontakt EEG qulaqlıqlarından və laktat tərkibli qan nümunələrindən əldə edilən məlumatlara qarşı doğruladılar. Çevik sensorların topladığı məlumatlar eyni dərəcədə təsirli idi.
Tədqiqatçılar beyin fəaliyyətini və gün ərzində bir çox sağlamlıqla əlaqəli metabolitlərin səviyyələrini izləmək üçün neyroimaging və sağlamlıq monitorinq sistemlərinin geyilə bilən sensorlar və telefonlar, qulaqlıqlar, saatlar və s. kimi mobil cihazlarla işlədiyi bir gələcəyi proqnozlaşdırırlar. Bu, istifadəçilərə beyin və bədən qabiliyyətlərini artırmağa imkan verəcəkdir. Komanda həmçinin qulaqlıqlar kimi mövcud geyilə bilən audio cihazlarının imkanlarının daha geniş məlumatların toplanması üçün əhəmiyyətli dərəcədə genişləndirilə biləcəyi bir gələcəyi nəzərdə tutur.
“İstifadəçinin rahatlığına və hərəkətliliyinə müdaxilə etməyən bir qulaqdaxili cihazda həm beyin idrak fəaliyyətinin, həm də bədənin metabolik vəziyyətinin dinamikasını ölçə bilmək hər yaşda olan insanların sağlamlığını və sağlamlığını inkişaf etdirmək üçün böyük imkanlar açır. , hər zaman və hər yerdə," San Dieqo Universitetinin Shu Chien Gene Lay Biomühəndislik Departamentinin professoru Gert Cauwenberghs dedi.
Niyə Qulaqcıqlar?
Komanda hiss etdi ki, qulaqcıqların hər yerdə taxılması həm sağlamlıq, həm də sağlamlıq üçün beyin və bədən siqnallarını rahat şəkildə toplamaq üçün istifadə olunmamış potensiala çevrilir.
UC San Diego Elektrik və Kompüter Mühəndisliyi Departamentinin professoru Patrick Mercier, "Qulaqcıqlar onilliklər ərzində mövcuddur və bir çox cəhətdən bazarda ilk geyilə bilən cihazlardan biri idi" dedi. “Bu araşdırma insanların gündəlik istifadə etdiyi qulaqcıqların imkanlarını artırmaqla insan orqanizmindən təsirli məlumatların ölçülə biləcəyini göstərmək üçün mühüm ilk addımlar atır. Bu texnologiyadan istifadə etmək üçün heç bir böyük sürtüşmə olmadığı üçün biz sonda geniş miqyasda qəbulu gözləyirik”.
Qulağın tər vəziləri var və beyinə yaxındır, deyə məqalənin birinci müəllifi və Cauwenberghs laboratoriyasında doktorluqdan sonrakı tədqiqatçı Yuchen Xu bildirib. "Bu, təbii bir giriş nöqtəsidir - insanlar qulaqcıqları taxmağa öyrəşiblər" dedi.
Sensorların qurulması
Belə bir sistem çoxdomenli təcrübə tələb edir, bu layihə San Dieqo Universitetindəki Geyinilə bilən Sensorlar Mərkəzində necə meydana gəldi, burada biomühəndislik professoru Cauwenberghs nanoemühəndislik professorları Joseph Wang və Sheng Xu ilə əməkdaşlıq etdi. çevik və yüksək performanslı kimyəvi sensorlar. Jacobs School Elektrik və Kompüter Mühəndisliyi Departamentinin professoru Patrick Mercier də layihəyə aşağı güclü biotibbi elektronika və simsiz sistemlər üzrə geniş təcrübəsini verdi.
“Bizim bu irəliləyişə nail olmağımızın səbəblərindən biri, həqiqətən də inteqrasiya haqqında düşünməyimiz idi” dedi Ph.D. Ernesto De La Paz. nanoemühəndislik professoru Cozef Vanqın tədqiqat qrupunun məzunu və məqalənin ilk həmmüəllifi. “Biz kiçik tər nümunələrini toplamaq üçün sensorları mümkün qədər kiçik etmək istədik. Biz əyilə bilən komponentləri birləşdirərək qulağın qeyri-müntəzəm formasını da hesabladıq”.
Qulaqdaxili sensorların yaradılmasında ilk addım EEG və laktat məlumatlarının qulaqda toplana biləcəyini təsdiqləmək idi. Tədqiqatçılar EEG məlumatları kimi elektrofizioloji siqnalları toplamaq üçün daha kiçik, daha yığcam alətlər dizayn etməli olublar ki, onlar qulaqcığa uyğun olsun. Onlar həmçinin tər toplamaq və laktat hiss etmək üçün uyğun material tapmalı idilər. İnsan subyektləri üzərində ilkin təcrübələrdən sonra, tədqiqatçılar laktat məlumatlarını toplamaq və qeyd etmək üçün ən yaxşı yerin qulağın girişində tərin yığıldığı tragus olduğunu təyin etdilər. Komanda əvvəlki təcrübədən də bilirdi ki, EEG məlumatlarını toplamaq üçün temporal loba yönəlmiş yüksək performanslı fizioloji elektrodlar tələb olunur.
"Əsas texniki problem təkcə bir fərddən digərinə dəyişən kiçik bir yer olan qulağa iki sensoru yerləşdirmək deyil, həm də EEG və laktatdan etibarlı şəkildə siqnal əldə etmək idi" dedi Yuchen Xu. “Biz də qulaqcıqların inteqrasiyası üçün uyğunlaşmalı və çarpışmanı azaltmalı olduq. Məhz o zaman biz qulaqcığın özünə sadə əlavə olan, lakin bizə lazım olan bütün lazımi funksiyalara malik olan və dizaynlarımız üçün kifayət qədər sərbəstlik verən möhürə bənzər uzana bilən sensor ideyasına düşdük”.
Elektrofizioloji sensorların qulağa möhkəm təmasda olduğundan əmin olmaq üçün tədqiqatçılar təması saxlayan, lakin qulaqcıqlar hərəkət etdikcə tənzimlənə bilən 3D, yaylı sensorlar hazırlayıblar. Digər tərəfdən, tərin yığılmasını yaxşılaşdırmaq üçün tədqiqatçılar elektrokimyəvi sensorları şəffaf hidrojel filmi ilə örtdülər. "Bu, süngərə bənzəyir və hidrofilikdir" dedi Yuchen Xu. "O, dəri və sensorlar arasında mexaniki yastıq rolunu oynayır və həmçinin tərin yığılmasına kömək edir."
Qulağın içərisində məhdud yer nəzərə alınmaqla iki sensor arasında çarpışmadan qaçmaq çətindir. Tədqiqatçılar müxtəlif material seçimlərini, struktur dizaynları təhlil etdilər və iki millimetrlə ayrılmış iki sensorla EEG və laktat siqnallarının eyni vaxtda qeyd edilməsinin mümkünlüyünü təsdiq etdilər.
"Bu yeni və güclü qulaqdaxili multimodal taxıla bilən bioelektron platforma eyni vaxtda və dinamik şəkildə fiziki və biokimyəvi məlumatları qeyd etməklə istifadəçilərin sağlamlığı haqqında zəngin real vaxt məlumat mənbəyi təqdim edir" dedi NanoMühəndislik Departamentinin professoru Cozef Vanq. və Jacobs Məktəbində Geyinilə bilən Sensorlar Mərkəzinin direktoru.
Gələcək İmkanlar
Cihazların məhdudiyyətlərindən biri odur ki, məlumatları mənalı şəkildə təhlil etmək üçün kifayət qədər laktat toplamaq üçün subyektlər insanları tərləməyə vadar edən məşq və ya digər fiziki fəaliyyət göstərməlidirlər. Gələcək işlərdə tədqiqatçılar bu tələbi aradan qaldırmağa çalışacaqlar.
"Növbəti addım elektronikanı sensora inteqrasiya etməkdir" dedi Yuchen Xu.
Komanda həmçinin cihazın özündə olan məlumatların emalı üzərində işləyir. Nəhayət, məqsəd emal edilmiş məlumatları simsiz olaraq kompüterə və ya smartfona ötürməkdir. Qulaqdaxili sensorlar həmçinin oksigenlə doyma səviyyələri və qlükoza səviyyələri kimi əlavə məlumatlar toplaya bilər.
Tədqiqatçılar bu işin yeni müalicələrə yol açacağını düşünürlər.
"Eşitmə neyrofeedback ölçülmüş beyin siqnallarını qulaqda apardığı səslə birləşdirərək, hazırda heç bir effektiv müalicəsi olmayan tinnitus kimi zəiflədən nevroloji pozğunluqların aktiv müalicəsi üçün potensial olaraq yeni terapevtik irəliləyişlərə imkan verə bilər" dedi Cauwenberghs.
Sensorun qiymətləndirilməsi
Tədqiqat boyu tədqiqatçılar sensorların effektivliyini təsdiqləmək üçün geniş təcrübələr apardılar.
Onlar elektrofizioloji sensorlar üçün elektrookuloqrafiyaya (EOG) əlavə olaraq, elektrod performansını, eləcə də alfa modulyasiyası və eşitmə sabit vəziyyət reaksiyaları daxil olmaqla bir neçə görkəmli beyin siqnal nümunələrini xarakterizə etdilər.
Onlar laktat sensorlarının həssaslığını, seçiciliyini və uzunmüddətli sabitliyini xarakterizə etdilər.
Onlar həmçinin sensorlar arasında qarşılıqlı əlaqəni, mexaniki sabitliyi və inteqrasiya olunmuş sensorlar üçün ekoloji sabitliyi xarakterizə etdilər.
Jacobs Məktəbinin NanoMühəndislik Departamentinin müəllimi Şenq Xu, "Qulaq kanalı geyilə bilən texnologiya icması daxilində nisbətən az araşdırılıb" dedi. "Bu iş qulaq kanalından qiymətli fiziki və kimyəvi siqnalları tutmaq üçün davamlı zondlama potensialını nümayiş etdirir və bununla da geyilə bilən cihazlar sahəsində çoxsaylı maraqlı imkanlara yol açır."
Mənbə : scitechdaily.com
