Интерактивная капа, которая управляет электронными устройствами при прикусывании

Интерактивная капа, которая управляет электронными устройствами при прикусывании

04 Nov 2022
49

Люди с ограниченной функцией рук вскоре смогут легко управлять такими устройствами, как компьютеры, смартфоны и инвалидные коляски, надев "умную" капу, которая точно и быстро переводит сложные укусы в инструкции для управления электронными гаджетами. Эта первая в своем роде оптоэлектронная система, управляемая прикусом, была разработана исследовательской группой Национального университета Сингапура (NUS) совместно с сотрудниками университета Цинхуа.

В последние годы были разработаны различные вспомогательные технологии, такие как распознавание голоса, отслеживание движения глаз и интерфейсы мозг-компьютер, чтобы помочь людям, особенно с ограниченной подвижностью рук или неврологическими расстройствами, управлять электронными устройствами. Однако эти технологии имеют ограничения, связанные с точностью управления, стоимостью и обслуживанием.

Чтобы предложить перспективную альтернативу существующим вспомогательным технологиям, сингапурские ученые успешно разработали и продемонстрировали умную капу, содержащую встроенные датчики давления для обнаружения окклюзионных паттернов. Эти модели преобразуются в данные с точностью 98% и могут быть использованы для управления цифровыми устройствами.

Информация о разработке была опубликована в журнале Nature Electronics.

Помимо поддержки взаимодействия человека и компьютера, интерактивная капа может также использоваться для оказания медицинской помощи и стоматологической диагностики.

Сила прикуса, часто используемая в качестве параметра для оценки жевательной функции, является перспективной областью, которая недостаточно хорошо изучена. Поскольку окклюзия зубов обеспечивает высокоточный контроль и требует минимальных навыков, ученые разработали новую концепцию вспомогательной технологии, используя уникальные модели окклюзионных контактов. Эта новая оптико-электронная система, управляемая прикусом, разработанная исследователями NUS, способна преобразовывать сложные узоры прикуса в данные с точностью 98%.

Ученые разработали датчик, состоящий из ряда контактных площадок, содержащих люминофоры разного цвета — вещества, излучающие свет в ответ на давление. Массив контактных площадок помещен в гибкую капу. При укусе контактные площадки механически деформируются и излучают свет разного цвета и интенсивности, который можно измерить и обработать с помощью алгоритмов машинного обучения. Собранные данные затем используются для высокоточного дистанционного управления и эксплуатации различных электронных устройств, таких как компьютер, смартфон и инвалидное кресло.

Новая капа весит около 7 граммов и требует меньшего опыта обучения по сравнению с существующими вспомогательными технологиями.

Каждая "умная" капа при производстве в лаборатории стоит примерно $70, но цена будет значительно снижена при массовом производстве. Хотя текущий прототип предназначен для хорошо выровненных зубов, для пользователей с различными формами зубов или для людей, которые носят зубные протезы, может быть разработана капа с неравномерным расположением накладок с люминофором.