ساخت حسگرهای با چاپ سه بعدی برای ثبت فعالیت مغز روی ایربادز

محققان دانشگاه کالیفرنیا در سن دیگو راهی برای تبدیل هدفون های روزانه به گجت هایی با فناوری پیشرفته کشف کرده اند که می توانند فعالیت های الکتریکی را در داخل مغز ثبت کنند. حسگرهای انعطاف پذیر و پرینت سه بعدی نه تنها قادر به تشخیص فعالیت الکتروفیزیولوژیکی ناشی از مغز هستند، بلکه می توانند عرق را نیز جمع آوری کنند.

به طور خاص، لاکتات عرق، یک اسید آلی است که بدن در طول ورزش و فعالیت متابولیک طبیعی تولید می کند. از آنجایی که گوش حاوی غدد عرق است و از نظر آناتومیک در مجاورت مغز قرار دارد، هدفون های گوش ابزاری ایده آل برای جمع آوری این نوع داده ها هستند. شاید تعجب کنید که چرا دانشمندان علاقه مند به جمع آوری اطلاعات بیومتریک در مورد فعالیت مغز در تقاطع عرق انسان هستند.

با هم، EEG و داده های لاکتات عرق می توانند برای تشخیص انواع مختلف تشنج استفاده شوند. بیش از 30 نوع مختلف تشنج ثبت شده وجود دارد که با توجه به مناطقی از مغز که در طول یک رویداد تحت تاثیر قرار می گیرند، دسته بندی های متفاوتی دارند. اما حتی فراتر از تشخیص، اگر می‌خواهید تصویر بهتری از عملکرد شخصی در طول ورزش داشته باشید، این متغیرها می‌توانند مفید باشند. علاوه بر این، از این نقاط داده های بیومتریک می توان برای نظارت بر استرس و سطوح تمرکز استفاده کرد.

در حالیکه سنجش درون گوش داده های بیومتریک یک نوآوری جدید نیست، فناوری حسگر از این نظر منحصر به فرد است که می تواند هم فعالیت مغز و هم لاکتات را اندازه گیری کند. با این حال، آنچه مهمتر بوده این است که محققان معتقدند، با اصلاح و توسعه بیشتر، ما در نهایت شاهد پوشیدنی‌های بیشتری خواهیم بود که از حسگرهای تصویربرداری عصبی مانند آنچه برای جمع‌آوری داده‌های سلامت در دستگاه‌های روزمره ساخته می‌شود، استفاده می‌کنند.

در طول توسعه فناوری حسگر، محققان مجبور بودند با برخی موانع دست و پنجه نرم کنند. آنها باید حسگرها را تا حد امکان کوچک و نازک می ساختند تا بتوانند نمونه های ریز عرق را جمع آوری کنند. طبق گفته ارنستو د لاپاز، فارغ التحصیل دکترا که یکی از نویسندگان این تحقیق است، آنها همچنین مجبور بودند اجزایی را که می‌توانند خم شوند را برای توضیح شکل نامنظم گوش ادغام کنند.

یکی از چالش‌های فنی اولیه، قرار دادن حسگرها در گوش بود، به‌ویژه در تراگوس گوش، که از نظر آناتومیک فضای منحصربه‌فردی در جلوی کانال گوش قرار دارد و می‌تواند از فردی به فرد دیگر متفاوت باشد. این امر باعث شد تا محققان یک “حسگر قابل کشش مهر مانند” ایجاد کنند که به راحتی می‌توان آن را روی سطح هدفون قرار داد. اما برای اطمینان از اینکه حسگرها واقعاً با گوش تماس مستقیم دارند و خوانش‌ها را به دقت می‌گیرند، محققان سنسورهای چاپ سه‌بعدی و فنری را انتخاب کردند که “تماس را حفظ می‌کنند اما می‌توانند با حرکت هدفون تنظیم شوند”.

حسگرهای بیومتریک همچنین باید با یک فیلم هیدروژل پوشانده می‌شدند که مطمئن می‌شد عرق کاربر را به میزان زیادی جمع می‌کند. حسگرهای پرینت سه بعدی، علیرغم قابلیت‌ها و آینده درخشانشان به عنوان یک کمک تشخیصی بالقوه، واقعاً به مقدار قابل توجهی عرق نیاز دارند تا برای تجزیه و تحلیل داده‌ها مفید باشند. اما محققان گفتند که حسگرها دقیق تر خواهند بود، بنابراین تمرینات سخت ممکن است برای تجزیه و تحلیل معنی دار عرق لازم نباشد.