Ang MEMS microphones at piezoelectric strips ay nakakakuha ng mga tunog ng isang baluktot at pagpapahaba ng tuhod. (Credit: Georgia Tech)

"Ito ay isang maliit na tulad ng ilang mga uri ng Halloween bagay-bagay na nangyayari," sabi ni Omer Inan. "Nakikinig ka sa iyong mga buto na nagrubbing sa isa't isa, o baka kartilago."

Ang mga inhinyero ay bumubuo ng isang acoustic knee band na nilagyan ng mga mikropono at mga sensor ng panginginig ng boses na maaaring makinig at sukatin ang mga tunog sa loob ng kasukasuan-at maaaring humantong sa isang paraan upang matulungan ang mga espesyalista sa orthopaedic na tasahin ang pinsala matapos ang isang pinsala at subaybayan ang pag-unlad sa pagbawi.

Si Omer Inan, katulong na propesor ng electrical at computer engineering sa Georgia Tech, ay matagal nang iniisip ang tungkol sa pagbuo ng naturang aparato. Siya ay dating tagapagtapon ng discus sa Stanford University at gumugol ng taon na pag-ikot tulad ng isang buhawi, kung aling mga tuhod ang hindi itinayo, kaya't siya mismo ay nagdusa ng kaunting sakit sa tuhod.

"Gusto ko palaging tulad ng aking tuhod ay creaking o popping higit pa kung ako ay higit na stress sa mga ito," sabi niya.

Nang marinig niya ang unang pag-record ng mahigpit na paggiling sa mga unang eksperimento, natuwa si Inan. "Ito ay mas malakas kaysa sa inaasahan at mas malinaw," Iyon ang ibig sabihin ng agarang pagsulong. "Ito ay isang maliit na bit tulad ng ilang mga uri ng Halloween bagay-bagay na nangyayari. Nakikinig ka sa iyong mga buto na nagrubbing sa isa't isa, o baka kartilago. "Tinatawag ng mga doktor ang joint cracking" crepitus. "

Ang ilang mga 100 taon na ang nakalilipas, ang mga doktor ay naniniwala na ang raketa ay maaaring maglaman ng mensahe at pakinggan ito sa mga stethoscope. Inan inaasahan na sa hinaharap, ang pananaliksik medikal ay magtatayo sa acoustical sensing technology na ang kanyang grupo ay nagdidisenyo, at sa huli ay mabubura ang tunog sa kapaki-pakinabang na mga pattern.

Sa ngayon, tinutukoy ng mga mananaliksik ang naitala na audio at tinutugma ito sa hanay ng paggalaw ng magkasamang upang makita kung saan eksakto sa pagpapalawak ng paa at baluktot ang tuhod na lumilikha ng mga creaks at nagpa-pop. Ang resulta ay may mga peak at squiggle na katulad ng electrocardiogram o iba pang physiological signal.

Ang acoustic pattern na ginawa ng nasugatan na tuhod ay kapansin-pansing naiiba mula sa na ng isang tuhod. "Ito ay mas maliwanag," sabi ni Inan. "Ang isang malusog na tuhod ay gumagawa ng isang mas pare-pareho na pattern ng mga noises."

Mga sundalo at ulitin ang mga pinsala

Kung ipinares sa medikal na pagsasaliksik, ang aparato ng acoustic ay maaaring humantong sa hindi magastos, maisusuot na mga monitor, na maaaring makinabang sa mga atleta na labis na nabibigatan ang kanilang mga tuhod, at mga matatandang pasyente na nadulas at nahulog. Ang DARPA, na pinondohan ang trabaho, ay nais na bawasan ang paulit-ulit na mga pinsala sa tuhod sa larangan ng digmaan at tulungan na bumalik ang mga sundalo sa tungkulin na ligtas.

"Ang hindi alam ng karamihan sa mga tao ay ang mga pinsala ng musculoskeletal ng mga tuhod at bukung-bukong ay kabilang sa mga nangungunang dahilan ng paglabas para sa mga aktibong miyembro ng serbisyo sa tungkulin," sabi ni Inan. Ang mga backpack na tumitimbang ng hanggang £ 100 ay nagpapatuloy sa mga sundalo, habang nagmamartsa sila sa mga dose-dosenang milya sa paglipas ng nakakalito na lupain, umakyat sa mga obstacle sa mga larangan ng digmaan, at sumukot sa masikip na lugar para sa mga oras.

Kahit na walang isang pagbagsak o contortion, isang sundalo ay maaaring mapunta sa pagtitistis pagkatapos ay sa rehab. Ang problema ay maaaring mukhang nakapirming mga buwan sa ibang pagkakataon, ngunit madalas na hindi ito, at kadalasan ay dahil sa re-injury.

Pagkatapos ng operasyon at therapy, ang tuhod na iyon ay maaaring makaramdam na parang bago, ngunit kapag ang isang overeager soldier ay tumalon pabalik dito, ang mga kahinaan mula sa sipa sa pinsala. Bilang resulta, ang muling pinsala ay 10 beses na mas madalas kaysa sa paunang mga bago.

Ang isang murang wearable na aparato ay maaaring magbigay ng mga sundalo at clinicians sa hinaharap na feedback sa mga tuhod na nakakapagising upang matulungan silang maiwasan ang malalaking pinsala sa katawan sa pamamagitan ng pag-iwas sa mabibigat na workload kapag kinakailangan.

Na makikinabang din sa mga miyembro ng serbisyo sa katagalan. Ang pinagsamang pinsala sa pag-uugali sa paglipas ng panahon, ang pagtatakda ng mga retiradong miyembro ng serbisyo para sa sakit at pagkawala ng kadaliang mapakilos sa buhay ng mga sibilyan. "Maaari kang magkaroon ng mga kaso ng maagang osteoarthritis," sabi ni Inan.

Labis na noises

Ngunit sa puntong ito, ang misyon ni Inan ay i-record ang mga tunog sa potensyal na kapaki-pakinabang na kalidad na posed ilang mga hamon. Ang joint ng tuhod ay napapalibutan ng tuluy-tuloy, na blunts sound waves na lumalabas sa joint para sa balat. Gayundin, kapag ang isang pasyente ay gumagalaw sa paligid, nagiging sanhi ito ng mga labis na noises na maaaring malunod ang mga kapaki-pakinabang na tunog.

"Ang katotohanan na ang pagsukat ay kailangang mangyari sa pamamagitan ng kahulugan sa panahon ng paggalaw ay isang hamon, dahil hindi mo maaaring sabihin sa tao na maging pa rin at maiwasan ang paggalaw artepakto," sabi niya.

Upang bumuo ng acoustic device, pinagsama ng mga mananaliksik ang mga mikropono na may piezoelectric film, isang hypersensitive na vibration sensor na nangongolekta ng pinakamahusay na tunog, ngunit napaka-sensitibo sa panghihimasok. Ang mga mikropono na inilagay laban sa balat ay gumawa ng sapat na backup at para sa isang mas praktikal na aparato.

Ang tuhod monitor din tumatagal ng bentahe ng isang teknikal na pagsulong karaniwang sa smart phone. Ang mga mikro-electromechanical system microphones, o MEMS, ay may kasamang mas mahusay sa kasalukuyang teknolohiya kaysa sa mga mikropono batay sa mga nakaraang teknolohiya. Ginagawa din nito ang mga mikropono ng murang 50 lamang sa isang dolyar.

Sinusuportahan ng DARPA Biological Technologies Office ang trabaho. Ang papel ay na-publish online sa journal Mga Transaksyong IEEE sa Biomedical Engineering.

Source: Georgia Institute of Technology

Mga Kaugnay Books

at InnerSelf Market at Amazon