سیگنال زیستی

سیگنال زیستی یا زیست‌سیگنال یا بایوسیگنال (به انگلیسی: biosignal) هر سیگنالی در موجودات زنده است که می‌تواند به‌طور مداوم اندازه‌گیری و پایش شود. اصطلاح biosignal اغلب برای اشاره به سیگنال‌های بیوالکتریک استفاده می‌شود، اما ممکن است به هر دو سیگنال الکتریکی و غیرالکتریکی اشاره داشته باشد. درک معمول این است که فقط به سیگنال‌های متغیر زمان اشاره شود، اگرچه تغییرات پارامترهای مکانی (به عنوان مثال توالی نوکلئوتیدی تعیین‌کننده کد ژنتیکی) نیز بعضاً زیر مجموعه آن هستند.

سیگنال‌های زیستی، مانند همه سیگنال‌ها، باید توسط نوعی انرژی منتقل شوند. سیگنال‌های زیستی را می‌توان مستقیماً از منبع بیولوژیکی آنها اندازه‌گیری کرد، اما غالباً از انرژی خارجی برای اندازه‌گیری تعامل بین سیستم فیزیولوژیک و انرژی خارجی استفاده می‌شود. اندازه‌گیری بیو سیگنال مستلزم تبدیل آن به سیگنال الکتریکی با استفاده از دستگاهی است که به عنوان انتقال دهنده زیستی شناخته می‌شود. سیگنال آنالوگ حاصل اغلب برای پردازش در رایانه به سیگنال دیجیتال (discrete-time) تبدیل می‌شود.^[۱]

زیست‌سیگنال‌های الکتریکی[ویرایش]

سیگنال‌های زیستی الکتریکی یا سیگنال‌های زمانی بیوالکتریک، معمولاً به تغییر در جریان الکتریکی تولید شده توسط مجموع اختلاف پتانسیل الکتریکی در یک بافت، اندام یا سیستم سلول خاص مانند دستگاه عصبی گفته می‌شود؛ بنابراین، شناخته شده‌ترین سیگنال‌های بیوالکتریک عبارتند از:

الکتروانسفالوگرام (EEG)
الکتروکاردیوگرام (نوار قلب)
الکترومیوگرام (EMG)
الکتروکولوگرام (EOG)
الکتروتینوگرام (ERG)
الکترواستروگرام (EGG)
پاسخ گالوانیک پوست (GSR) یا فعالیت الکترودرمال (EDA)

EEG , ECG , EOG و EMG با یک تقویت‌کننده تفاضلی اندازه‌گیری می‌شوند که تفاوت بین دو الکترود متصل به پوست را ثبت می‌کند. با این حال، واکنش پوست گالوانیک مقاومت الکتریکی و MEG میدان مغناطیسی ناشی از جریان‌های الکتریکی (الکتروانسفالوگرام) مغز را اندازه‌گیری می‌کند.

با توسعه روش‌های اندازه‌گیری از راه دور میدان‌های الکتریکی با استفاده از فناوری جدید حسگر، علامت‌های زیستی الکتریکی مانند EEG^[۲]^[۳] و ECG^[۴]^[۵]^[۶] بدون تماس الکتریکی با پوست قابل اندازه‌گیری است که می‌تواند به عنوان مثال، برای نظارت از راه دور بر امواج مغزی و ضربان قلب بیمارانی که نباید لمس شوند، به ویژه بیماران با سوختگی جدی مورد استفاده قرار گیرد.

جریان‌های الکتریکی و تغییرات مقاومت الکتریکی در سراسر بافت‌ها را نیز می‌توان از گیاهان اندازه‌گیری کرد.

سیگنالهای زیستی همچنین ممکن است به هر سیگنال غیر الکتریکی قابل کنترل از طریق موجودات بیولوژیکی، مانند سیگنالهای مکانیکی (به عنوان مثال مکانیوموگرام یا MMG)، سیگنالهای صوتی (به عنوان مثال گفته‌های آوایی و غیر آوایی، تنفس)، سیگنال‌های شیمیایی (به عنوان مثال پی‌اچ، اکسیژن رسانی) و سیگنال‌های نوری (به عنوان مثال حرکات) اشاره داشته باشند.

استفاده[ویرایش]

در سالهای اخیر، استفاده از سیگنالهای زیستی در بین جامعه هنری از مجریان و آهنگسازان که از سیگنالهای زیستی برای تولید و کنترل صدا استفاده می‌کنند، مورد توجه قرار گرفته‌است. تحقیقات و اقدامات در این زمینه به چندین دهه قبل به شکل‌های گوناگون برمی گردد^[۷]^[۸]^[۹] یک شماره کامل از eContact! ، منتشر شده توسط انجمن الکترو آکوستیک کانادا در ژوئیه ۲۰۱۲، با مشارکت چهره‌های اصلی این حوزه به این موضوع اختصاص یافت.^[۱۰]

جستارهای وابسته[ویرایش]

منابع[ویرایش]

↑ "The Big Picture: Bioengineering Signals and Systems". ScienceDirect (به انگلیسی). 2018-01-01. p. 3–50. doi:10.1016/B978-0-12-809395-5.00001-1. Retrieved 2021-06-16.
↑ "Remote heartbeat monitor will outperform current technology". University of Sussex Bulletin. 8 February 2002. Archived from the original on 1 November 2018. Retrieved 14 June 2015.
↑ "New non-invasive sensor can detect brainwaves remotely". University of Sussex. 24 October 2002. Retrieved 14 June 2015.
↑ C J Harland; T D Clark; R J Prance (February 2002). "Electric potential probes - new directions in the remote sensing of the human body". Measurement Science and Technology. 13 (2): 163 ff. Bibcode:2002MeScT..13..163H. doi:10.1088/0957-0233/13/2/304.
↑ C.J. Harland; T.D. Clark; N.S. Peters; M.J. Everitt; P.B. Stiffell (2005). "A compact electric potential sensor array for the acquisition and reconstruction of the 7-lead electrocardiogram without electrical charge contact with the skin". Physiological Measurement. 26 (6): 939–950. Bibcode:2005PhyM...26..939H. doi:10.1088/0967-3334/26/6/005. PMID 16311443.
↑ M. Oehler; V. Ling; K. Melhorn; M. Schilling (2008). "A multichannel portable ECG system with capacitive sensors". Physiological Measurement. 29 (7): 783–793. Bibcode:2008PhyM...29..783O. doi:10.1088/0967-3334/29/7/007. PMID 18560053.
↑ Brouse, Andrew. "A Young Person's Guide to Brainwave Music: Forty years of audio from the human EEG." eContact! 14.2 — Biotechnological Performance Practice / Pratiques de performance biotechnologique (July 2012). Montréal: CEC.
↑ Ortiz, Miguel. "A Brief History of Biosignal-Driven Art: From biofeedback to biophysical performance." eContact! 14.2 — Biotechnological Performance Practice / Pratiques de performance biotechnologique (July 2012). Montréal: CEC.
↑ Lopes, Pedro and jef chippewa. "Performing Biological Bodies: An open conversation with Marco Donnarumma, Claudia Robles and Peter Kirn at Body Controlled #4 — Bio Interfacing." eContact! 14.2 — Biotechnological Performance Practice / Pratiques de performance biotechnologique (July 2012). Montréal: CEC.
↑ eContact! 14.2 — Biotechnological Performance Practice / Pratiques de performance biotechnologique (July 2012). Montréal: CEC.

کتابشناسی[ویرایش]

Donnarumma, Marco. "[۱]Proprioception, Effort and Strain in "Hypo Chrysos": Action art for vexed body and the Xth Sense." eContact! ۱۴٫۲ — Biotechnological Performance Practice / Pratiques de performance biotechnologique (ژوئیه ۲۰۱۲). Montréal: CEC.
Tanaka, Atau. "The Use of Electromyogram Signals (EMG) in Musical Performance: A Personal survey of two decades of practice." eContact! ۱۴٫۲ — Biotechnological Performance Practice / Pratiques de performance biotechnologique (ژوئیه ۲۰۱۲). Montréal: CEC.

پیوند به بیرون[ویرایش]

کاربردها

[ul6pf-1] "The Big Picture: Bioengineering Signals and Systems". ScienceDirect (به انگلیسی). 2018-01-01. p. 3–50. doi:10.1016/B978-0-12-809395-5.00001-1. Retrieved 2021-06-16.

[us-bulletin-2002-2] "Remote heartbeat monitor will outperform current technology". University of Sussex Bulletin. 8 February 2002. Archived from the original on 1 November 2018. Retrieved 14 June 2015.

[sussex-2002-10-24-3] "New non-invasive sensor can detect brainwaves remotely". University of Sussex. 24 October 2002. Retrieved 14 June 2015.

[4] C J Harland; T D Clark; R J Prance (February 2002). "Electric potential probes - new directions in the remote sensing of the human body". Measurement Science and Technology. 13 (2): 163 ff. Bibcode:2002MeScT..13..163H. doi:10.1088/0957-0233/13/2/304.

[5] C.J. Harland; T.D. Clark; N.S. Peters; M.J. Everitt; P.B. Stiffell (2005). "A compact electric potential sensor array for the acquisition and reconstruction of the 7-lead electrocardiogram without electrical charge contact with the skin". Physiological Measurement. 26 (6): 939–950. Bibcode:2005PhyM...26..939H. doi:10.1088/0967-3334/26/6/005. PMID 16311443.

[6] M. Oehler; V. Ling; K. Melhorn; M. Schilling (2008). "A multichannel portable ECG system with capacitive sensors". Physiological Measurement. 29 (7): 783–793. Bibcode:2008PhyM...29..783O. doi:10.1088/0967-3334/29/7/007. PMID 18560053.

[7] Brouse, Andrew. "A Young Person's Guide to Brainwave Music: Forty years of audio from the human EEG." eContact! 14.2 — Biotechnological Performance Practice / Pratiques de performance biotechnologique (July 2012). Montréal: CEC.

[8] Ortiz, Miguel. "A Brief History of Biosignal-Driven Art: From biofeedback to biophysical performance." eContact! 14.2 — Biotechnological Performance Practice / Pratiques de performance biotechnologique (July 2012). Montréal: CEC.

[9] Lopes, Pedro and jef chippewa. "Performing Biological Bodies: An open conversation with Marco Donnarumma, Claudia Robles and Peter Kirn at Body Controlled #4 — Bio Interfacing." eContact! 14.2 — Biotechnological Performance Practice / Pratiques de performance biotechnologique (July 2012). Montréal: CEC.

[10] eContact! 14.2 — Biotechnological Performance Practice / Pratiques de performance biotechnologique (July 2012). Montréal: CEC.

[۱]

[۲]

[۳]

[۴]

[۵]

[۶]

[۷]

[۸]

[۹]

[۱۰]