Investigadores de la Universidad de Colorado Boulder y la Universidad Northwestern han desarrollado un sensor acústico pequeño, suave y portátil que mide las vibraciones en el cuerpo humano, lo que les permite controlar la salud del corazón humano y reconocer las palabras habladas.
El dispositivo elástico captura señales de sonido fisiológicas del cuerpo, tiene propiedades físicas que combinan bien con la piel humana y se puede montar en casi cualquier superficie del cuerpo, dijo el profesor asistente de CU Boulder, Jae-Woong Jeong, uno de los tres autores principales del estudioEl sensor, que se parece a una curita pequeña, pesa menos de una centésima de onza y puede recopilar datos fisiológicos continuos.
"Este dispositivo tiene una densidad de masa muy baja y puede usarse para monitoreo cardiovascular, reconocimiento de voz e interfaces hombre-máquina en la vida diaria", dijo Jeong, del Departamento de Ingeniería Eléctrica, Informática y de Energía. "Es muy cómodo yconveniente: puedes pensar en él como un pequeño estetoscopio portátil ".
Se publicó un artículo sobre el tema el 16 de noviembre en Avances científicos , un diario hermano de ciencia . Los otros dos autores corresponsales son los profesores Yonggang Huang y John Rogers de Northwestern.
"Las características delgadas, suaves y parecidas a la piel de estos dispositivos portátiles avanzados proporcionan capacidades únicas para 'escuchar' los sonidos intrínsecos de los órganos vitales del cuerpo, incluidos los pulmones y el corazón, con importantes consecuencias en el monitoreo continuo desalud ", dijo Rogers, Profesor Simpson Querrey de Ciencia e Ingeniería de Materiales, Ingeniería Biomédica y Cirugía Neurológica. Rogers también es director del Centro de Electrónica Bio-Integrada de Northwestern.
Los investigadores dicen que el nuevo dispositivo puede recoger ondas mecánicas que se propagan a través de tejidos y fluidos en el cuerpo humano debido a la actividad fisiológica natural, revelando firmas acústicas características de eventos individuales. Incluyen la apertura y cierre de válvulas cardíacas, vibraciones de loscuerdas vocales e incluso movimientos en el tracto gastrointestinal.
El sensor también puede integrar electrodos que pueden registrar señales de electrocardiograma ECG que miden la actividad eléctrica del corazón, así como señales de electromiograma EMG que miden la actividad eléctrica de los músculos en reposo y durante la contracción.
Si bien el sensor estaba conectado a un sistema de adquisición de datos externo para las pruebas, se puede convertir fácilmente en un dispositivo inalámbrico, dijo Jeong. Dichos sensores podrían ser útiles en lugares remotos y ruidosos, incluidos los campos de batalla, produciendo silencio,señales de cardiología o del habla de alta calidad que se pueden leer en tiempo real en instalaciones médicas distantes.
"Usando los datos de estos sensores, un médico en un hospital lejos de un paciente podría hacer un diagnóstico rápido y preciso", dijo Jeong.
El personal militar o los civiles también podrían usar las señales de vibración de las cuerdas vocales para controlar robots, vehículos o drones. Las capacidades de reconocimiento de voz del sensor también tienen implicaciones para mejorar la comunicación para las personas que sufren de deficiencias en el habla, dijo.
Como parte del estudio, el equipo usó el dispositivo para medir las respuestas acústicas cardíacas y la actividad del ECG, incluida la detección de soplos cardíacos, en un grupo de voluntarios mayores en Camp Lowell Cardiology, una clínica médica privada en Tucson, Arizona que colaboracon la Universidad de Arizona, un socio del proyecto. Los investigadores también pudieron detectar las señales acústicas de los coágulos de sangre en un experimento de laboratorio relacionado, dijo Jeong.
Otros coautores del estudio de CU Boulder sobre el Avances científicos el trabajo incluye al profesor asistente Jianliang Xiao y al estudiante de doctorado Zhanan Zou de ingeniería mecánica y al estudiante de doctorado Raza Qazi de ingeniería eléctrica.
El polímero adhesivo y flexible que encapsula el pequeño dispositivo es lo suficientemente estirable como para seguir la deformación de la piel, dijo el primer autor del estudio, Yuhao Liu, quien obtuvo su doctorado y la Universidad de Illinois-Urbana Champaign y ahora trabaja en Lam Research, con sede en Fremont, CaliforniaEl dispositivo contiene un pequeño acelerómetro comercial para medir la vibración de la acústica del cuerpo y permite la evaporación del sudor humano.
Los investigadores también mostraron que las vibraciones de las cuerdas vocales reunidas cuando el dispositivo está en la garganta se pueden usar para controlar videojuegos y otras máquinas. Como parte del estudio, un sujeto de prueba pudo controlar un juego de Pac-Man usando vibraciones de cuerdas vocales paralas palabras "arriba", "abajo", "izquierda" y "derecha"
"Si bien los investigadores han desarrollado otros dispositivos electrónicos para la piel, lo que no se ha demostrado antes es el acoplamiento mecánico-acústico de nuestro dispositivo al cuerpo a través de la piel", dijo Jeong. "Nuestro objetivo es hacer que este dispositivo sea lo suficientemente prácticopara usar en nuestra vida diaria "
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Materiales proporcionado por Universidad de Colorado en Boulder . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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