Inteligentne kolczyki UW umożliwiają monitorowanie temperatury ciała

Inteligentne akcesoria stają się coraz bardziej popularne. Pierścionki i zegarki śledzą parametry życiowe, a teraz Ray-Ban W zestawie z kamerą i mikrofonem. Poruszono temat technologii noszenia Kołki. Jednak niektóre akcesoria nie doczekały się jeszcze inteligentnego dotyku.

W tym miesiącu naukowcy z Uniwersytetu Waszyngtońskiego zaprezentowali Thermal Earring, bezprzewodowe urządzenie do noszenia, które w sposób ciągły monitoruje temperaturę płatka ucha użytkownika. W badaniu przeprowadzonym na sześciu użytkownikach kolczyk przewyższał inteligentny zegarek w wykrywaniu temperatury skóry w okresach odpoczynku. Wykazano również obiecujące wyniki w monitorowaniu oznak stresu, jedzenia, ćwiczeń i owulacji.

Prototyp inteligentnego kolczyka ma rozmiar i wagę małego spinacza do papieru, a jego bateria wystarcza na 28 dni. Klips magnetyczny mocuje czujnik temperatury do ucha użytkownika, podczas gdy drugi czujnik zwisa o cal pod nim, aby oszacować temperaturę w pomieszczeniu. Kolczyk można dostosować za pomocą modnych wzorów wykonanych z żywicy (na przykład w kształcie kwiatu) lub kamienia szlachetnego, bez negatywnego wpływu na jego dokładność.

Naukowcy opublikował swoje wyniki 12 stycznia w Proceedings of the ACM on Interactive, Mobile, Wearable and Wszechobecne Technologies. Urządzenie nie jest obecnie dostępne w sprzedaży.

„Noszę smartwatch, aby monitorować swoje zdrowie, ale odkryłem, że wiele osób uważa, że ​​smartwatche są niemodne, nieporęczne i niewygodne” – powiedział współautor. Qiuyue (Shirley) Xue, doktorant w Szkole Informatyki i Inżynierii im. Paula G. Allena na Uniwersytecie Wisconsin. „Uwielbiam też nosić kolczyki, więc zaczęliśmy się zastanawiać, jakie wyjątkowe rzeczy możemy uzyskać z płatka ucha. Odkryliśmy, że pomiar temperatury skóry na płatku ucha, a nie na dłoni czy nadgarstku, jest dokładniejszy. Dało nam to również możliwość zawieszenia części czujnika w celu oddzielenia. Temperatura otoczenia jest wyższa niż temperatura skóry.

Stworzenie urządzenia do noszenia, które będzie na tyle małe, że można je uznać za kolczyk, ale jednocześnie na tyle mocne, że użytkownicy będą musieli je ładować tylko co kilka dni, jest wyzwaniem inżynieryjnym.

„To trudna równowaga” – powiedział współautor. Yujia (Nancy) Liu, który w momencie przeprowadzania badań był studentem studiów magisterskich na Uniwersytecie Wisconsin na Wydziale Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej, a obecnie studiuje na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego. „Zwykle jeśli chcesz, aby moc działała dłużej, musisz mieć większą baterię. Ale wtedy poświęcasz rozmiar. A zapewnienie łączności bezprzewodowej wymaga większej mocy”.

Zespół maksymalnie ograniczył zużycie energii przez kolczyk, jednocześnie zostawiając miejsce na chip Bluetooth, baterię, dwa czujniki temperatury i antenę. Zamiast parować się z urządzeniem zużywającym więcej energii, kolczyk wykorzystuje tryb reklamowy Bluetooth — transmisje nadawane przez urządzenie, aby pokazać, że można go sparować. Po odczytaniu i przesłaniu temperatury przechodzi w głęboki sen, aby oszczędzać energię.

Ponieważ ciągła temperatura płatka ucha nie została dokładnie zbadana, zespół zbadał także potencjalne zastosowania, które mogłyby pomóc w przyszłych badaniach. U pięciu pacjentów z gorączką średnia temperatura płatka ucha wzrosła o 5,92 stopnia Celsjusza w porównaniu z temperaturą u 20 zdrowych pacjentów, co wskazuje na zdolność płatka ucha do ciągłego monitorowania gorączki.

„W medycynie często monitorujemy gorączkę, aby ocenić reakcję na leczenie, aby na przykład sprawdzić, czy antybiotyk działa w leczeniu infekcji” – powiedział współautor. Doktor Mustafa Springston, instruktor kliniczny na Wydziale Medycyny Ratunkowej w Szkole Medycznej Uniwersytetu Wisconsin. „Długoterminowy monitoring to sposób na zwiększenie czułości wykrywanych gorączki, ponieważ mogą one rosnąć i opadać w ciągu dnia”.

Podczas gdy temperatura ciała ogólnie pozostaje względnie stała poza gorączką, temperatura płatka ucha zmienia się bardziej, co zapewnia wiele nowych zastosowań kolczyków termicznych. W małych testach sprawdzających koncepcję kolczyk wykrył zmiany temperatury związane z jedzeniem, ćwiczeniami i narażeniem na stres. Testy przeprowadzone na sześciu odpoczywających użytkownikach wykazały, że odczyt kolczyka różnił się średnio o 0,32°C, co mieści się w zakresie od 0,28°C do 0,56°C niezbędnym do śledzenia owulacji i cyklu miesiączkowego. Inteligentny zegarek z zakresem temperatur 0,72 stopnia Celsjusza.

„Obecne urządzenia do noszenia, takie jak Apple Watch i Fitbit, mają czujniki temperatury, ale podają jedynie średnią temperaturę w ciągu dnia, a odczyty temperatury z nadgarstków i dłoni są zbyt głośne, aby śledzić owulację” – powiedziała Xue. „Chcieliśmy więc zbadać unikalne zastosowania kolczyków, zwłaszcza te, które przypadną do gustu kobietom i wszystkim osobom zainteresowanym modą”.

Chociaż badacze odkryli wiele obiecujących potencjalnych zastosowań kolczyka termicznego, ich wyniki miały charakter wstępny, ponieważ skupiono się na zakresie potencjalnych zastosowań. Potrzebują więcej danych, aby wytrenować swoje modele dla każdego przypadku użycia i przeprowadzić bardziej szczegółowe testy, zanim urządzenie będzie mogło być używane przez społeczeństwo. W przypadku przyszłych wersji urządzenia Xue pracuje nad zintegrowaniem monitorowania tętna i aktywności. Interesuje się także zasilaniem urządzenia energią słoneczną lub energią kinetyczną powstającą w wyniku drgań kolczyka.

„Docelowo chcę stworzyć kolekcję biżuterii monitorującej stan zdrowia” – powiedział Xue. „Kolczyki będą wykrywać wskaźniki aktywności i zdrowia, takie jak temperatura i tętno, podczas gdy wisiorek może służyć jako monitor EKG w celu uzyskania bardziej efektywnych danych na temat zdrowia serca”.

Józef Bredadoktorant w Allen School, był współautorem tej pracy. Vikrama Iyeraprofesor w szkole Allen i Szwetak Patel, profesor w szkole Allen i na Wydziale Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej, był współautorem. Badania te zostały sfinansowane przez Washington Research Foundation.