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Los insectos pueden ayudarnos a desarrollar los audífonos en el futuro

Posted by on Sep 6, 2016 | 0 comments

Los insectos pueden ayudarnos a desarrollar los audífonos en el futuro

El oído humano es un milagro de la evolución mecánica. Se nos permite escuchar una sorprendente variedad de sonidos, comunicarse y navegar en el mundo. También es fácil de dañar y difícil de reparar. Los audífonos son todavía grandes, incómodo y hasta ahora no puede entregar los sonidos ricos y maravillosas que damos por sentado y que escuchamos normalmente. Sin embargo, puede haber una nueva manera para nosotros reemplazara la audiencia dañada a partir de una fuente poco probable el mundo de los insectos.

Pasar un verano en el campo en un clima cálido y es probable que escuche el canto de los grillos, los machos de la especie “canto” en un intento por atraer a una hembra. Lo que es sorprendente, es el pequeño tamaño que las criaturas y los niveles tan altos de sonido que producen.

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Los grillos crean sonido frotando sus alas juntas. El secreto de sus fuertes gritos es que sus alas están corrugadas en patrones específicos que les hace muy rígido, que a su vez los hace muy fuerte cuando se frotan entre sí. El uso de sistemas de vibración láser y simulaciones de modelado por ordenador avanzada (más a menudo utilizados para estudiar la aerodinámica), podemos replicar esta idea mediante la adaptación de la rigidez de una superficie del altavoz. Esto crea una manera sencilla y eficaz para hacer pequeños altavoces y de muy capacidad.

La inspiración del insecto no se detiene con altavoces pequeños, sin embargo. Los audífonos tradicionalmente han sido diseñados para operar en etapas distintas. Las señales sonoras son captadas por un micrófono y luego amplificadas eléctricamente. Sonidos no deseados son filtrados utilizando procesadores digitales y finalmente un altavoz ofrece un sonido de alta intensidad en el canal auditivo. En cada uno de estos procesos podemos ser capaces de aprender de los insectos.

Entre los insectos más estudiados en bio-acústica es la langosta, que tiene dos grandes membranas “timpanales” que se utiliza para escuchar a ambos lados de su pecho. Estas membranas vibran con el sonido y la transferencia de las señales resultantes en el sistema nervioso, tanto una como un tambor del oído humano. Recientemente hemos observado esta membrana haciendo algo más que vibrar hacia arriba y abajo. Tras una cuidadosa disección, se encontró que tenía una variación periódica de espesor. Si bien esto puede no parecer particularmente interesante al principio.image-20160831-30804-uv2lam

Se produce una vibración tsunami-como con el pico de la onda directamente en el lugar de las células nerviosas. En efecto, esta simple variación en el espesor permite para grandes amplificaciones de la energía del sonido. El proceso de amplificación en los mamíferos se consigue con frágiles huesos del oído medio, algo que las langostas están logrando simplemente variando el espesor de la membrana del tímpano. De modo que podemos ser capaces de diseñar de manera similar con los micrófonos de amplificación pasiva incorporado esta idea.

Curiosamente, algunos insectos están haciendo incluso a crear lo que puede ser exactamente un micrófono. Los mosquitos y las moscas de la fruta, como ejemplos, tienen pequeñas antenas en sus cabezas, que son de tamaño microscópico sin embargo, son muy sensibles al sonido. Si bien la investigación de estas características es provisional, podría dirigirnos a la creación de micrófonos mas potentes.

El proceso de filtrado de sonidos entrantes con un audífono requiere la electrónica muy sofisticados, que tienen un impacto directo tamaño y duración de la batería del dispositivo. Aquí de nuevo la langosta puede ayudar. Junto con la amplificación de las ondas sonoras, las membranas timpanales también filtran a cabo una amplia gama de frecuencias. Esto es más probable debido al material de la membrana.

El profesor Daniel Robert, encontró recientemente una especie de América del Sur del saltamontes o grillo del arbusto que bien puede realizar la misma tarea. El saltamontes tiene una estructura pequeña de menos de un milímetro de tamaño en cada una de sus patas delanteras que es capaz de separar diferentes frecuencias en vibraciones específicas de localización, muy similares en función de la cóclea humana. Si de alguna manera podría abarcar esta separación de frecuencia mecánica en el propio micrófono, que puede ser capaz de aprovechar sus propiedades de filtros automáticos.

Biología, medicina e ingeniería han sido tradicionalmente bastante disciplinas separadas. Sin embargo, mediante la combinación de ellos, como lo hemos hecho en estos proyectos, podemos desarrollar nuevas soluciones de ingeniería basadas en los descubrimientos que pueden haber sido hechas hace muchos años. Así, mientras que los audífonos bio-inspirados pueden estar a punto de llegar a los estantes, este innovador nuevo campo de estudio podría encontrar más y más formas de abordar las necesidades de las personas con pérdida auditiva. Y hay mucho más que la inspiración puede venir de nuestros especialistas mecánicos en miniatura, los insectos.

 

Fuente: iflscience

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