MEMS 마이크로폰과 압전 스트립은 굽힘 및 연장 무릎의 소리를 포착합니다. (제공 : 조지아 공대)

"일종의 할로윈과 같은 느낌"이라고 Omer Inan은 말합니다. "뼈가 서로 문지르거나 연골 소리가 나는 것을 듣고 있습니다."

엔지니어들은 조인트 내부의 소리를 듣고 측정 할 수있는 마이크 및 진동 센서가 장착 된 음향 무릎 밴드를 개발하고 있으며, 정형 외과 전문의가 부상 후 손상을 평가하고 회복 경과를 추적 할 수 있도록 도와 줄 수 있습니다.

Georgia Tech의 전기 및 컴퓨터 공학 조교수 인 Omer Inan은 한동안 그러한 장치를 개발할 것을 고려해 왔습니다. 그는 스탠포드 대학의 전직 원반 던지기 선수였으며 무릎이 튼튼하지 않은 토네이도처럼 몇 년을 보냈기 때문에 무릎 통증을 많이 겪었습니다.

"무릎에 더 많은 스트레스를 가하면 무릎이 삐걱 거리거나 터지는 것처럼 느껴집니다."

초기 실험에서 갈라진 연삭의 최초 기록을 들었을 때 Inan은 매우 기뻤습니다. "기대했던 것보다 훨씬 컸고 훨씬 더 명확했습니다."즉각적인 진전을 의미했습니다. "일종의 할로윈 일이 조금 있습니다. 당신은 뼈가 서로 문지르거나 연골 인 것을 듣고 있습니다. "의사는 공동 균열을"연대기 "라고 부릅니다.

일부 100 년 전 의사들은 라켓에 메시지가 포함되어 있을지도 모르고 청진기로 들었다고 생각했습니다. Inan은 미래에 의학 연구가 그의 그룹이 설계하고있는 음향 감지 기술에 기반 해 결국 사운드를 유용한 패턴으로 디코딩 할 것을 기대하고 있습니다.

현재 연구진은 녹음 된 오디오를 그래프로 표시하고 관절의 움직임 범위에 맞추어 무릎이 삐걱 거리는 소리와 펑크 소리를 만들어내는 다리의 정확한 위치를 정확히 파악합니다. 그 결과 심전도 나 다른 생리적 신호와 유사한 봉우리와 삐걱 소리가납니다.

부상당한 무릎이 생성하는 음향 패턴은 손상되지 않은 무릎의 음향 패턴과 현저히 다릅니다. "그것은 더 이상하지 않습니다."Inan이 말했습니다. "건강한 무릎은 더 일관된 소음 패턴을 만들어냅니다."

군인과 반복 부상

의료 연구와 함께 사용하면 음향 장치가 저렴한 웨어러블 모니터로 이어질 수 있으며, 이는 무릎을 과도하게 부담 한 운동 선수와 미끄러 져 넘어진 노인 환자에게 도움이 될 수 있습니다. 이 작업에 자금을 지원 한 DARPA는 반복되는 전장 무릎 부상을 줄이고 병사들이 안전하게 복무하도록 돕고 자합니다.

"대부분의 사람들이 알지 못하는 것은 현역 근무자에게 퇴원 한 가장 큰 이유는 무릎과 발목의 근골격 손상 때문이라고 Inan은 말합니다. 100 파운드까지 무게가 나가는 배낭은 까다로운 지형에서 수십 마일을 행진하고, 전장에서 장애물을 뛰어 넘고, 몇 시간 동안 비좁은 장소에서 몸을 구부리면서 군인을 밀어냅니다.

심지어 가을이나 contortion없이 군인은 수술 후 수술에 착륙하실 수 있습니다. 문제는 몇 개월 후에 고정 된 것처럼 보일 수 있지만, 너무 자주 자주 발생하지 않을 수 있습니다. 너무 자주 부상을 입었 기 때문입니다.

수술과 치료 후에 무릎이 새 것처럼 느껴질 수도 있지만, 과도한 병사가 부상 당하면 부상으로 인한 약점이 시작됩니다. 결과적으로 재 부상은 10 번보다 초기 빈도가 더 큽니다.

값싼 웨어러블 장치는 필요할 때 무거운 작업량을 줄임으로써 심각한 재 부상을 피할 수 있도록 병사와 임상가에게 무릎 치료에 대한 피드백을 제공 할 수 있습니다.

장기적으로 서비스 회원들에게도 도움이 될 수 있습니다. 공동 부상은 시간이 지남에 따라 복합적으로 변하고 퇴직 한 서비스 원들은 통증과 민간 생활에 오래 걸릴 수있는 이동성을 잃게됩니다. "초기 골관절염이있을 수 있습니다."라고 Inan은 말합니다.

외래 소음

그러나이 시점에서 Inan의 임무는 잠재적 인 유용한 품질의 소리를 녹음하여 몇 가지 문제점을 제기하는 것입니다. 무릎 관절은 피부로 관절을 빠져 나가는 음파를 무디게하는 액체로 둘러싸여 있습니다. 또한, 환자가 주위를 움직이면 유용한 소리가 빠져 나갈 수있는 불필요한 소음이 발생합니다.

"움직임이있을 때 정의에 의해 측정이 이루어져야한다는 사실은 도전입니다. 왜냐하면 그 사람에게 여전히 움직이지 않고 움직이는 유물을 피할 수 없기 때문입니다."라고 그는 말합니다.

어쿠스틱 디바이스를 개발하기 위해 연구자들은 마이크로폰을 압전 필름과 결합 시켰는데, 압전 필름은 최상의 사운드를 수집하지만 간섭에 매우 민감한 과민 한 진동 센서입니다. 피부에 대항하여 배치 된 마이크는 충분한 백업과보다 실용적인 장치를 만듭니다.

무릎 모니터는 또한 스마트 폰에서 흔히 볼 수있는 기술적 진보를 이용합니다. 마이크로 전기 기계 시스템 마이크로폰 또는 MEMS는 이전 기술을 기반으로하는 마이크보다 현재 기술과 더 잘 통합됩니다. 그것도 마이크로폰을 아주 싸게 만들뿐입니다 - 50 센트 만 달러.

DARPA 생물 기술 사무소 (DARPA Biological Technologies Office)가이 작업을 지원했습니다. 논문은 저널에 온라인으로 게재됩니다. 의 생명 공학의 IEEE 거래.

출처: Georgia Institute of Technology

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