Датчик деформації нігтя допоможе стежити за перебігом хвороби Паркінсона

Інженери компанії IBM розробили датчик компактний носимий деформації нігтя, здатний розпізнавати рухи пальця. Створений прототип вже може розпізнавати написані пальцем цифри з точністю майже 99 відсотків, а побутові дії, такі як поворот дверної ручки, з точністю 91 відсоток. У майбутньому пристрій можна буде використовувати для відстеження захворювань, пов'язаних з моторними функціями, розповідають автори статті в.

Традиційно медичні обстеження проводяться в стаціонарі, проте для деяких досліджень необхідний безперервний збір даних протягом великого проміжку часу. Але не всі медичні апарати підходять для таких досліджень. Через це в останні роки стали з'являтися компактні носимі пристрої, що збирають дані про здоров'я людини протягом дня. Наприклад, багато розумних годинників вміють постійно вимірювати частоту серцебиття, а частина з них також здатні записувати кардіограму або визначати рівень кисню в крові.

Існують дослідження, що показують зв'язок між силою хвата і різними захворюваннями, такими як хвороба Паркінсона і шизофренія. Однак зручних пристроїв, що дозволяють протягом тривалого часу вимірювати силу хвата, не завдаючи при цьому незручностей при носінні, поки не існує. Інженери з дослідницького підрозділу компанії IBM під керівництвом Стівена Хейзіга (Stephen Heisig) розробили компактний пристрій, що закріплюється на нігті, і дозволяє вимірювати деформацію нігтя, залежну від сили стиснення предметів.

Розробники створили кілька прототипів з трохи конструкцією, що розрізняється, але в їх основі лежить один і той же принцип роботи. По суті, пристрій представляє автономний тензометричний датчик, що відсилає показання на інший пристрій, такий як смартфон або розумний годинник. На його зовнішньому шарі розташовується металева фольга, до якої підключені електроди, що йдуть до мікросхеми. Фольга закріплюється на нігті за допомогою косметичного клею.

Принцип дії датчика заснований на тому, що при стисненні предмета пальцями ніготь трохи вигинається і розтягує закріплену на ньому фольгу, збільшуючи її електричний опір. Маючи калібрувальні дані, програма на смартфоні або іншому пристрої може перевести дані про опір у величину деформації. Крім тензометричного датчика в пристрої є акселерометр, антена для передачі даних, а також акумулятор.

Інженери провели кілька експериментів для демонстрації точності датчика. В одному з них вони показали, що датчик дозволяє розрізняти типи захоплення бейсбольного м'яча, не завдаючи незручностей при його кидку. Також інженери показали на двох прикладах можливість якісного розпізнавання дій користувача. Спочатку вони створили алгоритм, який розпізнає цифру, яку користувач малює одним пальцем на екрані планшета. Експерименти показали, що точність розпізнавання цифр становить 98,7 відсотка. Після цього розробники показали приклад більш складного розпізнавання, навчивши згорточну нейромережу розпізнавати за показаннями датчика тип дій рукою. При виконанні п'яти побутових дій, таких як поворот дверної ручки і поворот ключа в замку, алгоритм показав точність в 91 відсоток.

У майбутньому автори планують доопрацювати сам пристрій, наприклад, зменшивши його в розмірах і зробивши водонеприникним, а також алгоритми обробки даних. Своєю метою інженери називають можливість відстеження стану хвороб щодо змін у силі стиснення предметів, а також повідомлення користувача про рухи, які можуть призвести до травм.

У 2015 році інженери з Массачусетського технологічного інституту створили компактний тачпад, що закріплюється на ніготь. Він вміє розпізнавати рухи іншого пальця по своїй поверхні і перетворювати їх на команди для комп'ютера або інших пристроїв.