Теги → импульс

Philips PulseRelief и BlueTouch: устройства для снятия боли, управляемые через iOS

Компания Philips объявила о скором выходе двух фирменных гаджетов, работающих в тандеме с iPhone или iPad. Однако, в отличие от предыдущих новинок, представлявших собой «умные» осветительные приборы и механические выключатели для них, на этот раз речь пойдёт о средстве для улучшения самочувствия пользователя.

Устройство под названием PulseRelief представляет собой аппарат, посылающий электрические импульсы вашим нервным окончаниям при контакте с кожным покровом. Принцип его работы построен на достаточно известной технологии ТЭНС (TENS) — Транскутанной Электрической Нервной Стимуляции. Выражаясь более доступным языком, Philips PulseRelief представляет собой массажёр с функцией электромиостимуляции, которая позволяет проводить лечение небольших травм в домашних условиях без предписания врача.

Правильная установка электродов на теле немного выше беспокоящего вас места способствует быстрому снятию неприятных болевых ощущений. Это происходит благодаря посылаемым PulseRelief импульсам для блокирования передающихся нервными волокнами сигналов в мозг. Процесс сопровождается выработкой эндорфинов для оказания успокаивающего эффекта и характеризуется способностью устранять симптомы, а также содействовать лечению заболеваний нервной системы.

Назвать PulseRelief прорывом в медицине, несмотря на проделанную работу инженеров Philips, не выйдет. На рынке уже давно присутствуют ТЭНС-аппараты, работающие по аналогичному принципу, как от зарекомендовавших себя, так и безымянных китайских производителей. Однако Philips предлагает использовать свою разработку в паре с мобильными устройствами на iOS для управления режимами работы, включающими в себя 60 уровней интенсивности.

Вместе с PulseRelief в продажу поступит и ещё одна ориентированная на лечение новинка для устранения болей в мышцах спины — Philips BlueTouch. Установленные в аппарате голубые светодиоды призваны, по заявлению разработчика, стимулировать выработку организмом оксида азота. Это позволит увеличить приток крови и помочь в скором заживлении полученной травмы. Особенно актуально изделие будет для спортсменов и ведущих активный образ людей. Задать настройки для BlueTouch также можно с помощью специального программного обеспечения для iOS.

Оба аппарата поступят на полки магазинов в этом месяце, а для онлайн-заказа окажутся доступными лишь в ноябре. Производитель напоминает, что перед использованием Philips PulseRelief и Philips BlueTouch всё же необходимо проконсультироваться с дипломированным врачом и внимательно изучить «руководство пользователя», хотя ТЭНС признан методом восстановления организма. Его эффективность доказана клинически, однако подобное лечение может устранять лишь беспокоящие признаки того или иного недуга, но никоим образом не влиять на саму болезнь. Ценообразование на обе модели пока остаётся неизвестным. 

Технология учёных из Battelle дала возможность парализованному человеку управлять своей рукой

«Ты готов? — раздался голос инженера-ассистента и затем последовал отсчёт. — 3,2,1...».

Через несколько секунд Ян Баркхарт (Ian Burkhart) смог пошевелить кистью своей парализованной руки, которую он не ощущал уже четыре года. Последний раз насладиться полноценной жизнью ему удалось в 2010 году. Отправившись отдохнуть с друзьями на побережье Атлантического океана, 23-летний юноша во время купания не рассчитал свой прыжок в воду и ударился о дно, вследствие чего едва не утонул. Друзья вовремя достали Яна из воды и отправили в больницу, однако из-за полученного перелома шеи большая часть тела парня оказалась парализованной, в том числе часть руки от локтя до кончиков пальцев.

Однако Ян Баркхарт оказался в числе счастливчиков, попавших в экспериментальную программу лечения. Методика восстановления работы парализованных частей тела, предложенная учёными из американской некоммерческой исследовательской организации Battelle, представляла собой комплекс процедур. Первым этапом в нём значилась хирургическая операция и последующая установка в черепной коробке пациента специального чипа, имплантируемого в мозг, а также дополнительного передатчика. Последний крепился небольшими винтами непосредственно к костному каркасу головы и выступал в роли своеобразного хаба, к которому подключался идущий от чипа провод и осуществлялась дальнейшая передача сигнала уже вне черепа. Все перечисленные манипуляции поручили хирургам медицинского центра Векснера Университета штата Огайо.

Далее пациенту потребуются регулярные тренировки на компьютере для отработки команд, которые будут посылаться при помощи создаваемых импульсов человеческим мозгом и последующей отправки сигнала на виртуальный тренажёр. Во время таких процедур при помощи одной лишь силы мысли парализованный пациент должен в совершенстве овладеть навыками управления и контроля цифровой версией его руки или ноги, которую он сможет видеть на дисплее монитора. Для этого специалисты Battelle присоединяют к его голове специальные провода, а далее в работу вступает встроенный в мозг микрочип и интенсивная мозговая активность, сосредоточенная на задаче взаимодействия с пока что виртуальной частью тела.

Трижды в неделю Ян Баркхарт отводил время в своём распорядке дня на тренировки перед экраном монитора. Стоит отметить, что ему удалось достаточно быстро освоить технику и специфику управления цифровой рукой, поэтому специалисты Battelle посчитали необходимым перейти к практическим занятиям уже со своим организмом.

Учёные поместили вблизи запястья и локтя парня специальные устройства, схожие по внешнему виду с пластиковым браслетом. Его оснастили электродами для стимуляции мышечной активности парализованной кисти. Закрепив один конец провода на приборах с электродами, а другой — на голове Яна, врачи и инженеры надеялись увидеть то, ради чего и было потрачено столько сил и времени на разработку технологии.

Перед Баркхартом поставили звучащую весьма просто для здорового человека, но одновременно невыполнимую задачу перед парализованным больным: «сосредоточься на основной цели и представь, как ты уже шевелишь своими пальцами рук».

Спустя несколько секунд парализованные пальцы пациента начали дрожать, а потом присутствующие во время эксперимента журналисты увидели движения кисти. Через мгновение Ян смог не просто пошевелить пальцами, но и стал одним из немногих, кто после травмы подобного рода без посторонней помощи самостоятельно сжимал и разжимал пальцы в кулак.

Следующим шагом стала просьба врачей взять в руки ложку, лежавшую рядом с рукой на столе. И хоть с Баркхартом не проводилось занятий на компьютерном тренажёре для выполнения подобных действий, он смог весьма уверенно схватить металлический предмет, приподнять и некоторое время его держать.

Подобный успех вселил надежду на выздоровление не только у Яна, но и у миллионов других травмированных людей по всему миру. Учёные из  Battelle уверены, что представленная ими технология позволит овладеть контролем не только пальцев, но и со временем всей рукой целиком. 

Ученые МГУ научились генерировать стабильные фемтосекундные импульсы

Развитие электроники и коммуникаций требует аппаратной базы, которая отличается высокими точностью, экономичностью и производительностью. Для коммуникации и спутников GPS-навигации особенно важно сократить массу полезной нагрузки и улучшить стабильность сигнала. Ученые из Московского государственного университета (МГУ) совместно со своими коллегами из Швейцарии активно ведут исследования, которые позволят приблизиться к решению этой задачи, а также окажутся полезным в множестве других областей.

nature.com

nature.com

На днях в журнале Nature Photonics появилась публикация, в которой описаны новые достижения этой группы ученых. В частности, один из авторов статьи Михаил Городецкий отметил, что работа включает, как минимум, три важных результата: ученые открыли технику генерации стабильных фемтосекундных импульсов, так называемых «оптических гребней» и микроволновых сигналов.

Физики использовали микрорезонатор (в данном частном случае, магнезиево-флюоритовый диск миллиметрового масштаба) для преобразования непрерывного лазерного излучения в периодические сверхкороткие импульсы. Область применения этих лазеров варьируется от изучения химических реакций на сверхкоротких временных отрезках, и до глазной хирургии.

Как отметил господин Городецкий, в традиционных фемтосекундных лазерах с синхронизацией мод используются сложнейшие оптические устройства, специальная среда передачи и микрозеркала. Новое изобретение позволяет получить стабильные импульсы (солитоны), используя всего лишь один пассивный оптический резонатор, вернее, его собственную нелинейность. В будущем это позволит на порядок уменьшить габаритные размеры устройств такого типа.

В лаборатории получены импульсы длительностью 100-200 фемтосекунд, но авторы уверены, что можно сгенерировать также гораздо более короткие солитоны. Исследователи предполагают, что их открытие позволит спроектировать новое поколение компактных, стабильных и дешевых генераторов оптических импульсов, которые смогут работать в режимах, недостижимых для приборов, использующих другие технологии. Одновременно ученые показали возможность генерации сигналов с очень низким уровнем шума. Такие микроволновые генераторы особо важны для метрологических приложений, радиолокации, телекоммуникационного оборудования, включая спутниковую связь, а также широкополосной спектроскопии, телекоммуникаций, астрономии.

Ученые научились посылать поддельные чувства прямо в мозг

Ученые из Университета Чикаго, занимающиеся проблемой создания протезов, научились имитировать сенсорные ощущения посредством импульсов, посылаемых непосредственно в мозг.

За последние годы протезирование сделало большой шаг вперед, современные протезы позволяют серьезно облегчить жизнь человека, потерявшего конечность. Однако передавать тактильные ощущения такие протезы не могут. Теперь же, благодаря исследованию чикагских ученых, в будущем подобная возможность должна появиться. Вживляя электроды в области мозга, отвечающие за чувства, и используя слабые электрические разряды, протезы следующего поколения смогут имитировать ощущения от прикосновения к тем или иным поверхностям. В настоящее время удалось добиться имитации чувства прикосновения и давления у подопытных обезьян.

Помимо людей, нуждающихся в протезах, данные наработки могут быть полезны людям, получившим травмы спинного мозга и утратившим чувствительность. В ближайшей же перспективе данная разработка должна помочь людям быстрее овладевать довольно сложным управлением технологичными протезами без долго тренировки.    

Прибор, скрывающий время

Команда ученых Корнельского университета во главе с Моти Фридманом (Moti Fridman) продемонстрировала прибор, который скрывает время. Это своего рода «плащ невидимости», только не для световых лучей или звуковых волн, а для четвертого измерения. На текущий момент ученым удалось «скрыть» только 15 триллионных секунды, однако дальнейшие совершенствования этой технологии открывают уникальные возможности для всего человечества.


Время


Ученые пропустили через оптоволоконный кабель импульс света, заставив его сжаться и при достижении определенной точки пройти обратную декомпрессию. Сжатие светового импульса, проходящего по оптическому каналу, осуществляется при помощи особой кремниевой линзы, которая заставила один участок луча ускориться, а второй, пройдя через эту же линзу, напротив, замедлился. Другая линза, установленная на отдаленном участке кабеля, вернула световой импульс в исходное положение. Это означает, что импульс поступил на приемник в том виде, в котором и вышел, однако до этого момента между ускоренным и замедленным участками светового импульса существовало свободное пространство. В теории данную технологию можно использовать для передачи зашифрованных сообщений, вставляя их в это пустое пространство, то есть используя образовавшуюся задержку времени для трансляции отрезков данных.

Материалы по теме:

Источник:

Разработан принцип сверхбыстрого лазера

Ученым из Германии удалось решить одну из труднодостижимых задач физики — получение настолько короткого импульса, чтобы тот содержал лишь одно колебание световой волны. В своей работе группа ученых отказалась от лазера на кристалле, обычно используемом для создания сверхкоротких световых импульсов, в пользу оптоволоконного и длин волн света, принятых в телекоммуникации. В соответствии с законами физики вспышки могут быть практически такими же короткими, как импульс света. "Этот сверхкороткий импульс может использоваться в качестве фотовспышки для фиксации динамичных событий, таких как взаимодействие отдельных протонов и электронов", — утверждает Альфред Лейтенсторфер (Alfred Leitenstorfer) из Университета Констанца (University of Konstanz) в Германии. Причем совокупность нескольких однократных импульсов более энергоемкая, чем один импульс, содержащий даже большее количество пиков и впадин.
Разработан принцип сверхбыстрого лазера
"Генерирование однократного импульса с использованием фактически полностью волоконной системы безусловно станет вехой в оптических технологиях", — уверяет Мартин Ферманн (Martin Fermann) из Imra America, компании по производству лазеров. Он ожидает, что система с однократным импульсом станет новым стандартом в областях с передовыми механизмами отображения информации, восприятия и обработки сигналов. Принцип неопределенности, сформулированный Вернером Гейзенбергом, устанавливает предел минимально возможной последовательности светового импульса для данной длины волны в зависимости от времени или числа периодов. Поэтому в инфракрасном диапазоне из-за принципа неопределенности потребовалось сократить импульс до нескольких фемтосекунд.
Разработан принцип сверхбыстрого лазера
Ученые из Констанца начали с импульсов одноволоконного лазера, помещенного между двумя слоями оптического волокна, содержащего редкоземельный эрбий, один из них удлиняет длину волны на 40%, а другой слой сокращает на такую же величину. Эти два слоя затем сходятся, в результате чего они интерферируют и нейтрализуют большинство волн, оставляя лишь одну волну с периодом всего 4,3 фс. Импульсы короче 3,9 фс были получены в результате использования длин волн примерно в 2 раза короче. Однако связь между длиной волны и частотой не является жесткой. "Ключ к успеху заключался в использовании одного источника для создания двух световых импульсов, которые затем объединяются для получения более короткого импульса", — поясняет Лейтенсторфер. "И именно за счет целиком оптоволоконной системы мы смогли объединить эти части". После этого главная проблема состояла в измерении этого импульса. Последовательности коротких импульсов сравнивались друг с другом, чтобы удостовериться, что каждый из них был длиной только в один импульс. В ближайшем будущем это достижение даст возможность ускорить передачу данных по оптоволоконным кабелям за счет сокращения минимального количества света, необходимого для кодирования одного элемента в бинарной системе. Материалы по теме: -Самый длинный в мире лазер;
-Разработаны многолучевые многоволновые лазеры;
-50 лет применения лазеров: следующий шаг – управляемый "термояд".

Достигнут новый рекорд передачи квантового ключа

Квантовое распределение ключей (quantum key distribution, QKD) может стать следующим коммерческим успехом квантовой физики. Недавнее исследование сделало еще один шаг навстречу реальности. Исследователи из Университета Женевы (University of Geneva) в Швейцарии и Corning Inc. продемонстрировали новый QKD-прототип, который может распределять квантовые ключи на расстоянии 250 км в лабораторных условиях, побивший предыдущий рекорд в 200 км. Ученые надеются, что это достижение позволит осуществлять междугородные передачи квантовых ключей на расстояние до 300 км в ближайшем будущем. Как разъясняют ученые, назначение схемы QKD заключается в распределении секретного квантового ключа между двумя отдаленными пунктами с безопасностью, основанной на законах квантовой физики. Идея QKD была впервые предложена в 1984 году, а в 1992 году ученые смогли передать квантовый ключ на 32 см. Несмотря на заметный прогресс, ученые говорят, что главная проблема заключается в достижении более высокой скорости передачи на больших расстояниях.
Достигнут новый рекорд передачи квантового ключа
Для того чтобы поставить новый рекорд в 250 км, ученые выполнили три важных усовершенствования в методике QKD. Первое, они разработали когерентный односторонний (coherent one way, COW) протокол, приспособленный специально для квантовой связи через оптоволоконные сети. Кроме того, они использовали улучшенный полупроводниковый однофотонный детектор для снижения шума, а также световод со сверхнизкими потерями, изготовленный компанией Corning, для минимизации потерь в канале и повышения коэффициента распределения. Осуществив эти мероприятия, физики получили возможность передавать квантовые ключи в лаборатории со скоростью 15 бит/с на 250 км по оптоволокну или со скоростью 6 кбит/с на 100 км с меньшей частотой появления ошибок. При этом система полностью автоматизирована и может функционировать часами без вмешательства человека. По протоколу COW передатчик посылает парные импульсы, один из которых пустой, а второй — содержит данные. Биты кодируются в парные импульсы с битовым значением в зависимости от положения непустого импульса, если он находится на первом месте — ноль, на втором — единица. А ресивер использует детектор, чтобы различать импульсы. Для верной квантовой коммуникации передатчик и ресивер также контролируют когерентность импульсов. Ресивер произвольно выделяет небольшие фракции импульсов, не используемые в качестве данных, для передачи интерферометру, который измеряет когерентность смежных кубитов. В связи с этими мерами безопасности, перехватчик сигнала не сможет осуществить удаление или блокирование фотонов, не побеспокоив при этом систему безопасности. "Эти повышенные средства безопасности распределения квантовых ключей могут получить распространение в квантовой криптографии", — объясняет Хьюго Жбинден (Hugo Zbinden) из Университета Женевы. QKD позволяет передавать секретный ключ, который может использоваться для шифрования и дешифрования секретных сообщений. Обеспечивая удобный и безопасный обмен ключами, QKD позволяет менять часто используемые ключи и соответственно повышать безопасность системы. Для того чтобы выпустить на рынок QKD, необходимы подходящие, быстрые и "малошумящие", детекторы фотонов. Причем, по мнению ученых, сверхпроводящие детекторы не будут лучшим выбором. Также следует переходить на более высокие частоты повторения, поскольку использование высокоскоростной электроники и логики становится обязательным, следовательно необходимо создавать быстрые алгоритмы распределения ключей. Другой выход — объединение QKD с классическим видами связи на том же оптоволокне с использованием спектрального уплотнения (wavelength division multiplexing, WDM). Как заявляют исследователи, высокие характеристики QKD-прототипа стали плодом сотрудничества целой группы экспертов, в которую входили теоретические и практические физики, инженеры связи и специалисты по электронике и программному обеспечению. Они надеются, что такое объединение знаний и навыков позволит и в дальнейшем развивать характеристики передачи квантовых ключей для многих полезных приложений. Материалы по теме: -Телепортация света для передачи квантовых изображений;
-Слуховой аппарат может хранить пароли от банковского счета;
-CES 2009: удары сердца вместо пароля.

Телепортация света для передачи квантовых изображений

Ученые из университетов Австралии, Новой Зеландии и Катара предложили схему телепортации луча света вместе с его колебаниями во времени. Они надеются показать, как физический объект (квантовое поле) в одной локации может возникнуть в другом месте в таком же квантовом состоянии, причем все измерения будут справедливы в обеих точках пространства. До этого времени все предыдущие схемы телепортации недостаточно точно воспроизводили некоторые элементы, например такие, как временные колебания. Ученые провели изучение использования потока из рассредоточенных фотонов. Выделяя отдельные фотоны, которые движутся в направлении общего потока на входе, можно контролировать телепортацию всего квантового поля. И при подборе условий, при которых это регистрация может происходить, они открыли, что сжатый свет — метод, используемый для увеличения точности измерений — может позволить телепортировать поток квантовых фотонов при сжатии по ширине полосы.
Телепортация света для передачи квантовых изображений
"Главное достижение нашего исследования находится на уровне прояснения фундаментальных принципов", — говорит профессор Говард Кармайкл (Howard Carmichael) из Университета Окланда (University of Auckland). "Первоначальное предложение квантовой телепортации является концептуально очень простым, с тех пор как было обосновано, что квантовое состояние переносится материальным объектом — частицей. Когда эта идея была перенесена на телепортацию света, она столкнулась с коренным отличием, поскольку безвоздушное состояние также является квантовым, и существует бесконечное число объектов (частот света) в этом состоянии". Каждое из них может быть воспроизведено в таком же состоянии при телепортации. Ученые указывают, что сжатые уровни необходимы, но дальнейшие исследования могут выявить более эффективные методы. Одной из проблем в реализации этого предложения является необходимость в высококачественных и гибких источниках сжатого света. Технология для реализации этой схемы уже существует, но имеются серьезные преграды для проведения эксперимента. Требуется совершить большой шаг вперед в увеличении уровня сжатия, причем сжатие необходимо осуществлять в диапазоне частот входного света. Если физики смогут преодолеть эти проблемы, возможность перемещения световых лучей может стать основой многих интересных идей. Например, ученые предполагают, что многоканальная версия, в которой два или более лучей телепортируются параллельно, может использоваться для передачи квантовых изображений. Кроме того, коммуникационные системы традиционно формируют передаваемую информацию в виде особых последовательностей световых импульсов. И этот метод телепортации позволяет посылать такие последовательности импульсов, даже когда каждый из импульсов находится в необычном квантовом состоянии, или когда порядок целой цепочки импульсов перепутан. Также необходима передача таких последовательностей импульсов, например, в некоторых схемах квантовых вычислений для регистрации кубитов. "Однако более важно то, что телепортация световых лучей таит в себе значительный нераскрытый потенциал", — утверждает Кармайкл. Материалы по теме: -Датские ученые произвели телепортацию нескольких миллиардов атомов;
-Ученые "телепортировали" два фотона;
-IT-байки: Нано-камуфляж для практикующих хамелеонов.

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥