MEMS mikrofone en piezo-elektriese stroke haal klanke van 'n buigende en verlengde knie op. (Krediet: Georgia Tech)MEMS mikrofone en piezo-elektriese stroke haal klanke van 'n buigende en verlengde knie op. (Krediet: Georgia Tech)

"Dit is 'n bietjie soos 'n soort Halloween-spul wat gebeur," sê Omer Inan. "Jy luister na jou bene wat op mekaar vryf, of dalk kraakbeen."

Ingenieurs ontwikkel 'n akoestiese knieband wat toegerus is met mikrofone en trillingsensors wat geluide binne die gewrig kan meet en kan lei tot 'n manier om ortopediese spesialiste te help om skade te evalueer na besering en die herstel van vordering.

Omer Inan, assistent-professor in elektriese en rekenaaringenieurswese aan Georgia Tech, dink al geruime tyd daaraan om so 'n toestel te ontwikkel. Hy was 'n voormalige diskusgooier aan die Stanford Universiteit en het jare lank rondgewarrel soos 'n tornado, waarvoor die knieë nie gebou is nie, en hy het self heelwat kniepyn opgedoen.

"Ek sal altyd voel asof my knie meer kraak of knal, as ek meer stres daarop lê," sê hy.


innerself teken grafiese in


Toe hy die eerste opnames van kraakse maal in vroeë eksperimente hoor, was Inan verheug. "Dit was baie harder as wat verwag is en baie duideliker," Dit beteken onmiddellike vordering. "Dit is 'n bietjie soos 'n soort Halloween-spul wat gebeur. Jy luister na jou bene wat op mekaar vryf, of dalk kraakbeen. "Dokters noem die gesamentlike krake" crepitus. "

Sowat 100 jaar gelede, het dokters gedink die raket kan 'n boodskap bevat en met stetoskope na dit geluister. In die hoop dat in die toekoms mediese navorsing sal voortbou op die akoestiese sensingstegnologie wat sy groep ontwerp, en uiteindelik die klank in nuttige patrone dekodeer.

Vir nou is navorsers grafiese uit die aangetekende klank en ooreenstem met dit aan die gewrig se reeks beweging om te sien waar presies in die been se uitbreiding en buiging van die knie skep krakende en pops. Die resultaat het pieke en kriekete wat lyk soos 'n elektrokardiogram of ander fisiologiese sein.

Die akoestiese patroon het 'n beseerde knieproduseer, wat aansienlik verskil van dié van 'n ongeskonde knie. "Dit is meer wisselvallig," sê Inan. "'N Gesonde knie produseer 'n meer konsekwente patroon van geluide."

Soldate en herhaal beserings

As dit gekombineer word met mediese navorsing, kan die akoestiese toestel lei tot goedkoop, drabare monitors, wat tot voordeel kan wees van atlete wat hul knieë oorlaai het, en ouer pasiënte wat gegly en geval het. DARPA, wat die werk gefinansier het, wil die herhaling van die kniebeserings op die slagveld verminder en help om soldate veilig weer aan diens te kry.

"Wat die meeste mense nie weet nie, is dat muskuloskeletale beserings van die knieë en enkels een van die grootste redes vir ontslag vir aktiewe diensverskaffers is," sê Inan. Rugsakke wat tot 100-pondjies weeg, druk op soldate, terwyl hulle tientalle kilometers oor moeilike terrein optree, oor struikelblokke op slagvelde klim, en ure ure in krampe loop.

Selfs sonder 'n val of vervalsing, kan 'n soldaat in die operasie dan in rehab land. Die probleem mag dalk maande later lyk, maar te dikwels is dit nie, en te dikwels is dit weens herbesering.

Na die operasie en terapie kan die knie soos nuwe voel, maar as 'n oorwinnende soldaat terug daarop spring, kom swakhede van die besering in. As gevolg hiervan is herbeserings 10 keer meer gereeld as aanvanklikes.

'N Goedkoop draagbare toestel kan in die toekoms terugvoer gee aan soldate en klinici om hul knieë te herhaal om hulle te help om ernstige herbeserings te voorkom deur te verhoed dat hulle swaar werkladings kry.

Dit kan dienslede op die langtermyn ook bevoordeel. Gesamentlike beserings het verloop van tyd saamgestel, wat afgetrede dienslede tot pyn en verlies van mobiliteit tot in die burgerlike lewe lei. "Jy kan gevalle van vroeë osteoartritis hê," sê Inan.

Buitelandse geluide

Maar op hierdie punt is Inan se missie om die klanke in potensieel bruikbare gehalte op te neem, wat sommige uitdagings inhou. Die kniegewrig word omring deur vloeistof, wat klankgolwe blaas wat die gewrig vir die vel verlaat. Ook, wanneer 'n pasiënt beweeg, veroorsaak dit vreemde geluide wat nuttige klanke kan verdrink.

"Die feit dat die meting per definisie tydens beweging moet plaasvind, is 'n uitdaging, want jy kan nie net sê die persoon moet stil wees nie en vermy bewegende artefakte," sê hy.

Om die akoestiese toestel te ontwikkel, kombineer navorsers mikrofone met piezo-elektriese film, 'n hipersensitiewe vibrasiesensor wat die beste klank versamel, maar is baie sensitief vir interferensie. Die mikrofone wat teen die vel geplaas word, maak voorsiening vir 'n goeie rugsteun en vir 'n meer praktiese toestel.

Die kniemonitor maak ook gebruik van 'n tegniese vooruitgang wat algemeen voorkom in slimfone. Mikro-elektromeganiese stelsels mikrofone, of MEMS, integreer beter met huidige tegnologie as mikrofone gebaseer op vorige tegnologieë. Dit maak ook die mikrofone reguit goedkoop-slegs 50 sent tot 'n dollar.

Die DARPA Biological Technologies Office ondersteun die werk. Die vraestel word aanlyn in die joernaal gepubliseer IEEE Transaksies in Biomediese Ingenieurswese.

Bron: Georgia Institute of Technology


verwante Boeke

at InnerSelf Market en Amazon