Дослідники з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі (UCLA) нещодавно розробили новий тип м’якого датчика, який може надійно вимірювати рівень втоми людини за рухами її очного яблука.
Дослідники з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі (UCLA) нещодавно розробили новий тип м’якого датчика, який може надійно вимірювати рівень втоми людини за рухами її очного яблука.
Новий пристрій, представлений у статті, опублікованій у Nature Electronics, здатний відстежувати частоту моргань, реагуючи на зміни магнітних властивостей матеріалу, спричинені механічним напруженням.
«Наше дослідження почалося з простого питання: як ми можемо контролювати втому в реальному світі? — розповів Джинг Сю, аспірант UCLA, у коментарі для Tech Xplore. — Ми давно знали, що втома — це не просто відчуття втоми, це поступове зниження здатності тіла чи розуму ефективно працювати. Вона підкрадається непомітно, впливаючи на увагу, час реакції і навіть фізичну безпеку. Проте вимірювання втоми поза лабораторією та в носимій формі завжди було викликом».
Розглядаючи фізіологічні ефекти втоми, дослідники зрозуміли, що можуть прогнозувати рівень втоми за моделями моргань.«У поведінці очей є щось тонке і показове, коли ви втомлені, — зазначив Сю. — Частота моргань змінюється, швидкість сповільнюється, а моделі починають змінюватися.
М’який датчик, розроблений дослідниками, можна м’яко носити на повіці людини, прилягаючи до неї, як друга шкіра. Примітно, що він дуже еластичний, не залежить від батарей для живлення і швидко реагує щоразу, коли людина моргає.
Для створення датчика команда нанесла провідну золоту котушку на тонкий термопластичний еластомер. Цей еластомер, у свою чергу, розмістили над магнітоеластичною плівкою, наповненою крихітними магнітами.
«Така конструкція перетворює рухи повік на високоточні електричні сигнали — по суті, переводячи кожне моргання в дані, — пояснив Сю. — Особливість цього не лише в технології, а й у її потенційному впливі. Це повністю носима, самозарядна система з бездротовою передачею даних, призначена для щоденного використання — не лише в клініках чи дослідницьких лабораторіях, а й у реальному світі, де втома має значення: на дорозі, у класах чи на високопродуктивних роботах».
Незалежно від того, чи є біоелектронні пристрої носимими чи імплантованими, вони повинні надійно працювати у вологих середовищах, оскільки неминуче контактуватимуть із потом або внутрішніми рідинами організму. Проте більшість існуючих датчиків для моніторингу фізіологічних сигналів не є водостійкими за своєю природою.
«Підвищення їхньої водостійкості зазвичай вимагає додаткових герметичних шарів, які часто збільшують товщину пристрою і погіршують його продуктивність, наприклад, знижують чутливість, — пояснив доктор Джун Чен, доцент UCLA, який керував і наглядав за дослідженням. — Коли я розпочав свої незалежні дослідження в UCLA, я поставив собі фундаментальне питання: чи можливо розробити біоелектронні пристрої, які будуть водостійкими за своєю природою? Для цього я розглядав різні природні енергетичні модальності — електрику, магнетизм, тепло і світло».
Робота датчика, розробленого дослідниками, базується на змінах магнітного поля, невидимих силах, що оточують магнітні матеріали.
Новий датчик для вимірювання втоми незабаром може бути вдосконалений і випущений на ринок.
