Joustavat puettavat laitteet, ultraääni ja elektrodit muuntavat hengityksen ja liikkeen havaittaviksi ärsykkeiksi yhdistäen bioelektroniikkaa, taidetta ja muotoilua

Hengityksestä tulee suuntaava akustinen signaali, se kulkee avaruuden läpi, saavuttaa toisen ihmisen ja muuttuu iholla havaittavaksi sähköiseksi ärsykkeeksi. Tämän periaatteen ympärille se on rakennettu. Somaattiset piirit, interaktiivinen installaatio, jonka on kehittänyt Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM yhdessä mediataiteilijan kanssa Marlot Meyer ja kuraattorille Pierre Wolter Art Claims Impulse -gallerian toteuttama projekti vie bioelektroniikkaan kehitettyjä teknologioita laboratorion ulkopuolelle ja muuttaa ne kehokommunikaation työkaluiksi.

Prototyyppien ensimmäinen julkinen esittely pidettiin vuonna Monaco Baijerin heinäkuussa 2026 osana Festival der Zukunft -festivaalia. Yleisö ei vain katsellut teosta: heistä tuli osa tapahtumasarjaa. Suuret, puettavat puhallettavat rakenteet edustivat yksittäisiä hermosoluja ja yhdistivät useita osallistujia toisiinsa. hengitys, liike, ääni, ultraääni, sähköinen stimulaatio ja kosketusTavoitteena oli tehdä joistakin biologisen signaalinsiirron periaatteista havaittavia turvautumatta invasiiviseen rajapintaan.

Taiteellisen komponentin takana on kysymys, joka koskee suoraan ricerca ja sviluppo Neuroteknologia: Miten voimme rakentaa hermoston kanssa kommunikoivia rajapintoja käyttämällä laitteita, jotka ovat riittävän joustavia mukautuakseen kehoon ja biologisiin kudoksiin? Fraunhofer IZM:n tutkimus aiheesta bioelektroniikan teknologiat Tämä ongelma esiintyy tyypillisesti lääketieteen alalla. Somaattiset piirit muuttaa väliaikaisesti sovelluskontekstiaan ja käyttää taiteellista installaatiota ympäristönä, jossa prosessi, jota muuten olisi vaikea havaita, voidaan tehdä näkyväksi, kuuluvaksi ja ennen kaikkea fyysisesti havaittavaksi.

Hengitys muuttuu ultraääneksi ja sähköisiksi ärsykkeiksi

Työn toimiminen alkaa perusfysiologisesta parametrista: hengityksen nopeus ja syvyysOsallistujan hengitykseen liittyvät signaalit muunnetaan suuntaääneksi ultraäänialueella ja lähetetään toiselle henkilölle. Mikrofoni vastaanottaa signaalin ja järjestelmä muuntaa sen sitten sähköimpulssitKäsiin asetetut joustavat elektrodit antavat vastaanottajalle fyysisen stimulaation tuntemisen.

Suuntaaminen on olennainen osa kokemusta. Yhteys ei synny erottelematta kaikkien läsnäolijoiden kesken: vuorovaikutuksen syntymiseksi yhden henkilön tuottaman akustisen säteen on osuttava toisen kehoon. Tilan geometria, osallistujien suhteellinen sijainti ja liikkeet muodostavat siten osan piiriä. Tietyissä olosuhteissa henkilö voi saavuttaa havaitse toisen hengitysrytmi kehollasi.

Tuloksena on verkko, jossa tiedonsiirto ei rajoitu näyttöön tai digitaaliseen signaaliin. Se jakautuu eri aistikanavien kautta. Alkuperäinen fysiologinen data muuttuu useita kertoja: hengityksestä se siirtyy akustiseen representaatioon, sitten vastaanotettuun signaaliin ja lopulta tunto- ja sähköinen stimulaatioJuuri tämä ketjutus muodostaa installaation teknisen ytimen.

Tilan keskellä on myös vedellä täytetty veistos, joka kuvaa keskushermosoluOsallistujilta tulevat äänisignaalit ohjaavat subwooferia, jonka värähtelyt tuottavat seisovia aaltoja veden pinnalle. Verkoston kollektiivinen toiminta saa siten myös näkyvän ilmentymän: se, mikä on lähtöisin kehoista fysiologisena signaalina, päätyy fyysisesti muokkaamaan havaittavaa pintaa.

Analogiaa hermoston kanssa ei pidä tulkita kirjaimellisena biologisena lisääntymisenä. Ihmisen hermosoluissa informaatio välittyy paljon monimutkaisempien sähkökemiallisten ilmiöiden kautta, mukaan lukien toimintapotentiaalit ja välittäjäaineetSomaattiset piirit käyttävät sen sijaan multimodaalisuutta suunnitteluperiaatteena: sähkö, akustiikka, ultraääni, liike ja kehon havaitseminen yhdistetään neuronaalisen kommunikaation kokemuksellisen esityksen rakentamiseksi.

Implantoivista neuroliitännöistä ihopohjaisiin puettaviin laitteisiin

Mielenkiintoisin edistysaskel tutkimuksessa koskee hyvin erilaisiin tarkoituksiin luotujen teknologioiden soveltamista. Fraunhofer IZM -ryhmä on omistautunut tälle ryhmälle. Bioelektroniikan teknologiat toimii joustavien hermorajapintojen parissa, jotka on suunniteltu vuorovaikuttamaan hermoston kanssa. Yksi linjoista koskee ns. Kalvosinelektrodit eli mansettielektrodit, elektrodit, jotka on suunniteltu kiertämään hermon ympärille ja mahdollistamaan sähköisten signaalien lähettämisen tai havaitsemisen.

Tällaisissa laitteissa materiaalien mekaniikka on ratkaisevan tärkeää. Biologisten rakenteiden kanssa kosketuksiin joutuvaa rajapintaa ei voida arvioida pelkästään sen sähköisten ominaisuuksien perusteella. Sen on sopeuduttava kudoksen geometriaan ja vähennettävä elektroniikan ja organismin välisen jäykkyyseron aiheuttamia vaikutuksia. Tällä alueella Fraunhofer IZM käyttää joustavat bioyhteensopivat polymeerit, mukaan lukien polyuretaani, mukautuvampien rakenteiden saamiseksi.

Hermostoon sovellettu bioelektroniikka ei ole vain kokeellinen mahdollisuus. Periaate, jossa ympäristöstä tuleva informaatio muunnetaan hermoston käytettävissä oleviksi sähköisiksi signaaleiksi, on jo perustana esimerkiksi sisäkorvaimplantitNäissä laitteissa ääni käsitellään ja muunnetaan sähköiseksi stimulaatioksi tiettyjen kuulonalenemien kompensoimiseksi. Somaattiset piirit eivät kuitenkaan ole lääkinnällinen laite, eikä niitä pidä sekoittaa näihin kliinisiin sovelluksiin: ne käyttävät bioelektroniikan tutkimuksen käsitteitä ja työkaluja ulkoisen, ei-invasiivisen vuorovaikutuksen luomiseen.

Juuri tämä transponointi erottaa kokeen muista. Asennusta varten neuroverkkojen alalla kehitettyjä komponentteja ja periaatteita mukautettiin toimimaan ihon pinnallaSiirtyminen implantoitavista käyttöliittymistä puettaviin käyttöliittymiin muuttaa radikaalisti vaatimuksia, käyttötarkoituksia ja käyttöolosuhteita, mutta antaa yleisölle mahdollisuuden kokea suoraan periaatteen, joka laboratoriossa on yhteydessä lääketieteelliseen tutkimukseen tarkoitettuihin laitteisiin.

Toinen osa-alue koskee ultraääni neuromodulaatiota vartenFraunhofer-ryhmä tutkii myös mahdollisuutta käyttää korkeataajuisia akustisia aaltoja hermoston toimintaan vaikuttamiseen. Teoksessa ultraäänellä on erilainen tehtävä: siitä tulee kanava, jonka kautta osallistujat luovat keskinäisen yhteyden. Installaatio yhdistää näin ollen eri tutkimusalojen tekniikoita väittämättä niiden terapeuttisten käyttötarkoitusten suoraa toistamista.

Yhteiskehittäminen yhdistää laboratorion, ateljeen ja suunnittelun

Somaattisten piirien yhteistyönä syntyi tutkijoiden yhteistyönä bioelektroniikka, ultraäänilaitteet ja kestävä suunnittelu, Marlot Meyerin taiteellista työskentelyä ja Pierre Wolterin kuraattorityötä. Kehitysvaiheeseen kuului työpajoja, laboratorioiden ja ateljeiden välisiä vierailuja sekä yhteisiä kokeiluja. Yksi dokumentoiduista tapaamisista pidettiin Meyerin studiossa vuonna Haag, Alankomaissa.

Yhteistyössä ei siis ole kyse taiteellisen kosketuksen lisäämisestä valmiiseen teknologiaan. Eri alojen välinen vuorovaikutus on osa itse suunnitteluprosessia: elektronisten vaatimusten, materiaalin käyttäytymisen, aistikokemuksen, esineen muodon ja ihmisen liikkeen tilassa on toimittava samanaikaisesti. Myös neuronia edustava puhallettava rakennelma on esine, jota pidetään ja puetaan päälle; akustisen järjestelmän on oltava riittävän suuntaava, jotta kehojen asento olisi merkityksellinen; stimulaation on muunnettava abstrakti signaali ymmärrettäväksi aistimukseksi.

"Taiteen ja tieteen välistä yhteyttä leimaavat usein erilaiset työskentelytavat, mikä tarkoittaa, että harmoninen keskinäinen ymmärrys ei aina synny automaattisesti. Juuri siksi on sitäkin arvokkaampaa, kun molemmat alat yhdistyvät kumppaneina uusien polkujen tutkimiseksi."

hän selitti Marlot Meyer

Yhteisluominen heijastelee myös teoksen teemaa. Somatic Circuits käsittelee viestintä ja keskinäinen riippuvuus Objektin rakentaminen, joka voi toimia täysin vain useiden ihmisten kautta. Jokainen osallistuja tuottaa tietoa, mutta kokemus syntyy solmujen välisistä suhteista. Hengittäminen, liikkuminen ja itsensä suuntautuminen suhteessa muihin muuttaa sitä, mitä muut voivat vastaanottaa ja havaita.

Tämä lähestymistapa käsittelee myös tutkimusviestinnässä toistuvaa ongelmaa: monet biolääketieteelliset teknologiat tulevat yleisölle ymmärrettäviksi vain kuvien, kaavioiden tai sanallisten selitysten kautta. Joustava neuroverkko, suunnattu ultraäänen eteneminen tai fysiologisen signaalin muuntaminen sähköiseksi ärsykkeeksi pysyvät suhteellisen abstrakteina käsitteinä, kunnes ne tuottavat suoraan havaittavan vaikutuksen.

Taiteesta tulee tieteellisen viestinnän koekenttä

Prototyyppien ensimmäinen näyttely löysi tilaa Zukunft-festivaali 2026 Münchenissä järjestetyssä tapahtumassa, joka oli omistettu tekoälylle, robotiikalle, lääketieteelle, liikkuvuudelle, startup-yrityksille sekä tieteen ja taiteen välisille vuorovaikutusmuodoille. Ohjelmaan kuului erityinen Tiede ja taide -alue, jossa yleisö saattoi olla vuorovaikutuksessa installaatioiden ja prototyyppien kanssa. Festivaalin opastetulla kierroksella kuvattiin tarkasti kävijäkokemus, joka puhallettavat neuronit, tuli osaksi elävää verkostoa.

Julkisen tapahtuman valinta muuttaa myös prototyypin ja käyttäjän välistä suhdetta. Laboratoriotesteissä suorituskykyä tarkastellaan tyypillisesti määriteltyjen parametrien ja kontrolloitujen olosuhteiden avulla. Interaktiivisessa installaatiossa on kuitenkin mukana ihmisiä, jotka eivät välttämättä tunne teknologiaa, arvaamattomia liikkeitä, subjektiivisia tulkintoja ja erilaisia ​​vuorovaikutustapoja. Tämä ei ole kliinistä tai teknistä validointia, mutta hyödyllinen konteksti ymmärtämisen kannalta. miten teknologia havaitaan, kun se poistuu asiantuntijaympäristöstä.

Bioelektroniikassa tämä näkökohta ei ole marginaalinen. Elektroniikan ja kehon väliset rajapinnat herättävät kysymyksiä, jotka koskevat paitsi suorituskykyä, bioyhteensopivuutta ja pienentämistä, myös hyväksyntää, fyysisen kontaktin havaitsemista laitteiden kanssa ja sen ymmärtämistä, mitä tapahtuu, kun kone vastaanottaa tai palauttaa kehosignaalin. Taiteellinen näyttely ei voi vastata kliinisiin tai sääntelyyn liittyviin kysymyksiin, mutta se voi tehdä joistakin niiden mekanismeista vähemmän läpinäkymättömiä.

Fraunhofer-verkoston tukema projekti Wissenschaft, Kunst und Design, käyttää siksi taidetta välittäjänä pikemminkin kuin yksinkertaisena esittelynä. Yleisö kokee tarkoituksella abstraktin version neuroverkosta, kun taas tutkijoiden ja suunnittelijoiden on käännettävä erikoistyökalut vankaksi ja ymmärrettäväksi vuorovaikutukseksi laboratorion ulkopuolella.

Kokeen raja on sama kuin sen funktio: Somaattiset piirit eivät osoita uuden hermorajapinnan terapeuttista tehoa Näytteillä olevia puettavia laitteita ei esitellä kliinisinä laitteina. Sen sijaan ne osoittavat, kuinka bioelektroniikan tutkimuksessa kehitettyjä periaatteita voidaan järjestää uudelleen ei-invasiiviseen muotoon signaalin, kehon ja kommunikaation välisen suhteen fyysiseksi selittämiseksi. Juuri tässä muutoksessa, havaitusta teknologiasta havaittuun teknologiaan, installaatio löytää arvonsa tieteellisen viestinnän kokeiluna.

Tässä on kolme oivallusta, jotka saattavat kiinnostaa sinua:

E-tattoo: Kohti puettavan teknologian uutta rajaseutua
Borg Urbanismi: Kun kaupunki lukee ajatuksia
Greta Preatoni: "Älä koskaan rakastu teknologiaan sen itsensä vuoksi."