"पैच" सेंसर दिल के कार्य की निगरानी कर सकता है और भाषण को पहचान सकता है

नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी / यूनिवर्सिटी ऑफ कोलोराडो बोल्डर

फिजियोलॉजिकल मैकेनिकल-ध्वनिक सिग्नल हमें बहुत सारी उपयोगी जानकारी दे सकते हैं, जिसमें स्वास्थ्य की जानकारी भी शामिल है। समस्या यह है कि उन्हें विशेष उपकरणों की सहायता के बिना नहीं सुना जा सकता है। साधारण स्टेथोस्कोप और डिजिटल एक्सेलेरोमीटर कुछ सूचनाओं को कैप्चर करने में सक्षम हैं, लेकिन वे निरंतर, पोर्टेबल मोड में उनका उपयोग करने के लिए उपयुक्त नहीं हैं। इसके अलावा, दोनों में त्वचा के माध्यम से संकेतों के यांत्रिक संचरण से जुड़े नुकसान हैं। वैज्ञानिकों ने एक नया उपकरण पेश किया है जिसमें इन सभी कमियों को समाप्त कर दिया गया।

एक नरम ध्वनिक सेंसर जो एक पैच के रूप में त्वचा पर पहना जा सकता है, आपके दिल की दर को ट्रैक करता है और मानव भाषण को पहचानता है। यह रचनाकारों की टीम द्वारा कहा गया थाअर्लाना विश्वविद्यालय में अर्बाना-शैंपेन । इस तरह के एक एपिडर्मल सेंसर रोगों का निदान करने में मदद कर सकते हैं और लोगों को रोबोट को नियंत्रित करने और पॉकेट डिवाइस के बिना कंप्यूटर गेम खेलने की अनुमति दे सकते हैं।


डिवाइस आरेख: ए - डिवाइस संरचना; बी एक इकट्ठे डिवाइस का एक चित्रण है; सी चिमटी द्वारा समर्थित एक घुमावदार उपकरण है; डी - त्वचा पर सेंसर; ई - डिवाइस की सतह पर सुसंस्कृत कोशिकाओं के प्रतिदीप्ति माइक्रोग्राफ। हरे और लाल क्षेत्र जीवित और मृत कोशिकाओं के अनुरूप हैं; एफ - डिवाइस की स्ट्रेचिंग क्षमताओं का प्रदर्शन; जी - सबसे बड़े तनाव का अनुभव करने वाले परस्पर संरचनाओं के मॉडलिंग के परिणाम, एच - चिकन स्तन पर मापी गई कंपन प्रतिक्रियाओं का योग - कंपन के स्रोत पर ऊतक का अनुकरण

पिछले विकास, जिसने त्वचा के माध्यम से ध्वनिक कंपन का पता लगाया, मूल रूप से स्टेथोस्कोप के सिद्धांत पर काम किया। अध्ययन के प्रमुख लेखक, हावर्ड यू हाओ लियू के अनुसार, वे बहुत बड़े थे और कठोर सामग्रियों से बने थे। इस तरह के उपकरणों को पहनना मुश्किल था और कुछ हद तक ध्वनिक संकेतों के कारण।

पहले बनाए गए भारी उपकरणों के विपरीत, नए सेंसर लघु-शक्ति एमईएमएस का उपयोग करते हैं-Accelerometer। उन्हें एक चिपचिपा और लोचदार सिलिकॉन रबर प्लेट में रखा गया है। शोधकर्ताओं का कहना है कि इन एक्सेलेरोमीटर को 0.5 से 550 हर्ट्ज तक की आवृत्ति में कंपन करने के लिए तैयार किया जाता है। यह आवृत्ति उन ध्वनियों की विशेषता है जो मानव शरीर के महत्वपूर्ण अंगों का उत्सर्जन करती हैं। लोचदार तांबे के तार इन सेंसर को एम्पलीफायरों, प्रतिरोधों और कैपेसिटर से जोड़ते हैं।

एक छोटे पैच के समान नया उपकरण, केवल 213.6 मिलीग्राम वजन का होता है। इसकी मोटाई 20 मिलीमीटर है। डिवाइस काफी लचीला और लोचदार है, इसलिए इसे गर्दन सहित शरीर के किसी भी हिस्से पर पहना जा सकता है। कोई यह तय करता है कि शरीर पर किसी भी लम्बाई के लिए रबर की प्लेट पहनना बहुत असुविधाजनक है। कम से कम इस तथ्य के कारण कि इसके नीचे की त्वचा गर्म हो जाएगी और पसीना आएगा। लेकिन वैज्ञानिकों ने आश्वासन दिया है कि सिलिकॉन रबर, जिसमें से "पैच" बनाया गया है, पसीने का वाष्पीकरण प्रदान करता है। डिवाइस में इलेक्ट्रोड भी होते हैं जो शरीर के विद्युत संकेतों को रिकॉर्ड करते हैं। वे सेंसर को हृदय और पेसमेकर के काम की निगरानी करने में मदद करते हैं।

प्रयोगों से पता चला है कि सेंसर एक ही समय में कई अलग-अलग प्रकार के ध्वनिक संकेतों को एकत्र कर सकता है: हृदय के वाल्वों को खोलना और बंद करना, गर्दन में कैरोटिड धमनी में रक्त का स्पंदन, मुखर डोरियों का कंपन और जठरांत्र संबंधी मार्ग में गति। वैज्ञानिकों ने टक्सन, एरिज़ोना में एक निजी चिकित्सा क्लिनिक में स्वयंसेवकों का परीक्षण किया। परीक्षणों के दौरान, यह पता चला कि डिवाइस दिल की बड़बड़ाहट का पता लगाने में सक्षम है। वैज्ञानिकों ने वेंट्रिकुलर सपोर्ट सिस्टम का उपयोग करके एक प्रयोग भी किया। यह डिवाइस हृदय पंप रक्त में मदद करता है, जिससे आंशिक रूप से या पूरी तरह से अपने कार्य को बदल देता है। वैज्ञानिकों ने इस तरह से दिल के काम का अनुकरण किया, और घनास्त्रता और अवतारवाद के लिए परिस्थितियों का अनुकरण भी किया। नए सेंसर कार्य के साथ जुड़े और रक्त के थक्कों का पता लगाने में सक्षम थे जो संभावित रूप से घातक हो सकते हैं।

दवा के अलावा, वैज्ञानिकों ने अपने डिवाइस के लिए अन्य उपयोग किए हैं। यदि "पैच" को गले से चिपकाया जाता है, तो इसका उपयोग रोबोट को नियंत्रित करने या वीडियो गेम खेलने के लिए किया जा सकता है, कंप्यूटर पर कमांड भेजने के लिए एक इंटरफ़ेस के रूप में काम करता है। उचित रूप से रखा गया सेंसर आर्टिकुलर तंत्र की मांसपेशियों और मुखर डोरियों के ध्वनिक कंपन से संकेतों को पकड़ सकता है। स्वयंसेवक पीएसी-मैन के चरित्र को नियंत्रित कर सकता है, अपनी आवाज को "ऊपर", "नीचे", "बाएं" और "दाएं" आदेश दे सकता है। शब्द पहचान सटीकता 90% थी।


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सेंसरों और त्वचा के बीच घनिष्ठ संपर्क, उनके संचालन को वस्तुतः परिवेश ध्वनिक शोर से स्वतंत्र बनाता है। आरेख में आप एपिडर्मल सेंसर और मानक iPhone माइक्रोफोन द्वारा गेम के दौरान रिकॉर्ड किए गए कमांड शब्दों के स्पेक्ट्रोग्राम की तुलना देख सकते हैं, जो गले से जुड़े थे। शोर स्रोत संपत्ति से 2.5 मीटर की दूरी पर स्थित हैं। एक शांत वातावरण में, जहां शोर का स्तर 30 डीबी से अधिक नहीं था, सेंसर और माइक्रोफोन ने समान परिणाम दिखाए। एक शोर वातावरण (60 डीबी) में, माइक्रोफोन रिकॉर्डिंग काफी प्रभावित हुई थी, लेकिन यह प्रोटोटाइप के काम को प्रभावित नहीं करता था।

तो डिवाइस का उपयोग शोर के बढ़ने की स्थिति में संचार के लिए किया जा सकता है। हावर्ड यू हाओ लियू का मानना ​​है कि सेंसर भी विकलांग लोगों, युद्ध के मैदान पर सैनिकों और आपदा स्थलों पर पहले चश्मदीद गवाहों की मदद कर सकता है।

अब प्रोटोटाइप का काम तारों पर निर्भर करता है जिसके माध्यम से डेटा प्रसारित होता है। वास्तविक दुनिया में उपयोग के लिए इसे और अधिक व्यावहारिक बनाने के लिए, वैज्ञानिकों की एक टीम पूरी तरह से वायरलेस डेटा ट्रांसमिशन के लिए डिवाइस को स्थानांतरित करने जा रही है। भविष्य में, आगे के अध्ययन से एपिडर्मल सेंसर द्वारा मान्यता प्राप्त कंपन आवृत्तियों की सीमा को 2000 हर्ट्ज तक बढ़ाने में मदद मिलेगी। फिर प्रोटोटाइप मानव भाषण के कंपन की पूरी श्रृंखला को पहचानता है और एक माइक्रोफोन के रूप में कार्य कर सकता है।

वैज्ञानिक कार्य 16 नवंबर 2016 को
DOI: 10.1126 / Sciadv.1601185 जर्नल में प्रकाशित हुआ था।

Source: https://habr.com/ru/post/hi399183/