Un senzor moale ca plastilina ar putea ajuta persoanele care au probleme cu vocea să se recupereze mai ușor

Ce trebuie să știi:

• Noul electrod are consistența plastilinei și se adaptează formei gâtului.

• Spre deosebire de mulți senzori clasici, nu are nevoie de gel pentru a adera la piele și a transmite semnalele electrice.

• Ar putea fi util în recuperarea vorbirii, dar și pentru monitorizarea respirației și a înghițirii.

• Dispozitivul a fost testat pe trei voluntari, iar cercetătorii spun că sunt necesare studii mai ample înainte de utilizarea clinică.

Un senzor care se mulează pe piele și urmărește activitatea mușchilor

Recuperarea vocii poate presupune exerciții repetate pentru întărirea mușchilor implicați în vorbire. Problema este că pacienții nu se află permanent sub supravegherea unui specialist. Uneori, aceștia ajung la logoped doar pentru o ședință de 30 de minute pe săptămână sau chiar o dată pe lună.

Un dispozitiv care să le arate dacă execută corect exercițiile ar putea face diferența în procesul de recuperare.

Aceasta este una dintre utilizările posibile ale noului electrod dezvoltat de o echipă de la Universitatea McGill. Acesta este realizat dintr-un material moale, pe bază de silicon, în care sunt încorporate fire foarte subțiri de argint, responsabile pentru conducerea electricității.

Materialul are o consistență asemănătoare plastilinei, ceea ce îi permite să se adapteze formei pielii și să rămână în contact strâns cu aceasta.

De ce este atât de dificilă monitorizarea mușchilor gâtului

Electromiografia (EMG) este o metodă prin care poate fi înregistrată activitatea electrică produsă de mușchi. Senzorii utilizați în prezent funcționează bine în zone precum brațele și picioarele, însă lucrurile devin mai complicate atunci când trebuie monitorizați mușchii gâtului.

Aceștia sunt mici, iar suprafața pe care trebuie aplicate dispozitivele este curbată. Din acest motiv, obținerea unor semnale clare poate fi dificilă.

În plus, majoritatea electrozilor comerciali folosesc un gel pentru a adera la piele și pentru a transmite semnalele fiziologice. În timp, acesta se poate usca sau poate deveni murdar, ceea ce afectează calitatea înregistrărilor și poate introduce zgomot în semnal.

Noul electrod încearcă să rezolve aceste probleme printr-un material care se mulează direct pe piele, fără să aibă nevoie de gel. Contactul strâns reduce spațiul cu aer dintre senzor și piele, care ar putea interfera cu transmiterea semnalelor.

Cu cât este întins mai mult, cu atât conduce mai bine electricitatea

Una dintre caracteristicile interesante ale noului material este comportamentul său atunci când este întins.

„Caracteristica sa surprinzătoare este că, atunci când este întins, conduce electricitatea și mai bine”, a spus autorul principal Jianyu Li, profesor asociat de inginerie mecanică.

Acesta a explicat și mecanismul din spatele fenomenului: pe măsură ce materialul se întinde, firele minuscule de argint se rearanjează, permițând curentului electric să circule în continuare.

Astfel, electrodul își poate păstra capacitatea de a transmite semnale chiar și atunci când este deformat pentru a se adapta suprafeței corpului.

Cum ar putea ajuta pacienții să exerseze acasă

Dispozitivul ar putea deveni un instrument de biofeedback, adică un sistem care îi oferă pacientului informații despre activitatea propriilor mușchi în timp ce execută anumite exerciții.

Nicole Li-Jessen, coautoare a studiului, profesoară la Facultatea de Științe și Tulburări ale Comunicării și cercetătoare asociată în cadrul Programului de Cercetare Translațională în Domeniul Bolilor Respiratorii de la Institutul de Cercetare al Centrului de Sănătate al Universității McGill, a explicat de ce un astfel de dispozitiv ar putea fi util.

„În calitate de logoped, am exerciții de întărire musculară pe care le pot prescrie pacienților, dar îi putem vedea doar 30 de minute pe săptămână sau chiar o dată pe lună”, a explicat aceasta.

„Dacă dispunem de un senzor muscular care poate fi folosit ca biofeedback pentru pacient în timp ce acesta exersează acasă, acesta poate afla dacă își folosește mușchiul corect.”

Pe lângă recuperarea tulburărilor de voce, senzorul ar putea avea aplicații și în monitorizarea respirației și a înghițirii. Cercetătorii iau în calcul utilizarea sa în recuperarea persoanelor care au suferit un accident vascular cerebral, dar și în cazul unor boli neurodegenerative, precum boala Parkinson.

Ce au arătat primele teste

Pentru a verifica dacă materialul poate înregistra activitatea musculară în zona gâtului, echipa a realizat electrozi pe baza acestei paste și i-a testat pe trei voluntari.

Participanții au efectuat diferite sarcini vocale menite să provoace oboseală musculară. În acest fel, cercetătorii au putut verifica dacă senzorul reușește să capteze inclusiv semnale mai slabe, atunci când activitatea musculară scade.

Rezultatele au arătat că dispozitivul a avut performanțe comparabile cu cele ale unui electrod clinic standard în ceea ce privește nivelul de zgomot și stabilitatea semnalului. Mai mult, acesta a reușit să înregistreze activitatea unor mușchi mici ai gâtului, o zonă în care electrozii obișnuiți întâmpină dificultăți.

Cercetătorii atrag însă atenția că testarea pe oameni reprezintă doar o dovadă a conceptului, nu un studiu clinic.

„Studiul pe oameni este o dovadă a conceptului, nu un studiu clinic. Acesta arată că electrodul înregistrează semnale clare de la mușchii mici ai gâtului, unde electrozii standard întâmpină dificultăți”, a remarcat Li-Jessen. 

Înainte ca dispozitivul să poată fi utilizat în spitale sau în cabinetele de recuperare, sunt necesare studii mai ample și aprobarea autorităților de reglementare.

Cercetarea a fost publicată în revista Science Advances, sub titlul „Compozite viscoplastice cu nanofire mecanoadaptabile, cu conductivitate îmbunătățită prin deformare, pentru interfețe bioelectronice reprocesabile”. DOI: 10.1126/sciadv.aef5042