5 Minuten
Kompaktiški, neinvaziniai jutikliai atneša proaktyvų nuovargio aptikimą į kasdienį gyvenimą
Nuovargis silpnina saugumą, našumą ir gyvenimo kokybę sporte, transporte ir klinikinėje priežiūroje. Naujos jutiklių technologijos, kurios yra mažesnės, mažiau įkyrėjančios ir tinkamos nuolatiniam stebėjimui, gali pakeisti budrumo valdymą realiomis sąlygomis. Tyrėjai pristato nešiojamą akių sekimo jutiklį, pagamintą iš cilindrinio anglies nanovamzdelių ir popieriaus kompozito (CCPC), kuris matuoja patvirtintus vizualinius biomarkerius—akies uždarymo trukmę ir mirksėjimo dažnį—be odos kontakto ar įprastinių kamerų sistemų. Rezultatas: objektyvi, realaus laiko nuovargio vertinimo galimybė, kurią galima integruoti į akinių rėmus, darbo procesus ir transporto sistemas.
Išmanus akių jutiklis su jutiklio sluoksnių skerspjūviu (viršuje). Credit: Tianyi Li et al., Adv Sens Res, 2025.
Tradicinis nuovargio vertinimas remiasi darbo imlumą reikalaujančiais laboratoriniais tyrimais (EEG, seilių kortizolis), įkyriomis kameromis pagrįstomis akių sekimo sistemomis arba subjektyviais klausimynais. Šie metodai nėra idealūs nuolatiniam kasdieniam stebėjimui: kameros jautrios judesiams ir aplinkos apšvietimui, elektrookulografijai reikalingas odos kontaktas, o daugelis klinikinių kelių yra lėti arba nepraktiniai judant. Derinant medžiagų mokslo pažangą su mašininio mokymosi ir duomenų sujungimo metodais, naujasis CCPC jutiklis siūlo mažos galios, didelio jautrumo alternatyvą, tinkamą ilgalaikiam nešiojimui ir greitiems, veiksmingiems įspėjimams.
Kaip veikia nešiojamas akių sekimo įrenginys
Įrenginys integruoja mikro masto CCPC jutiklius į akinių rėmus, kad aptiktų smulkius akių judesius ir vokų dinamiką. CCPC laidžios ir lanksčios savybės leidžia aptikti be fizinio kontakto: jutiklis fiksuoja elektromagnetinio ar kapacitinio signalo pokyčius, susijusius su voko padėtimi ir mirksėjimo laiku. Duomenys apdorojami mašininio mokymosi modeliais, apmokytais pagal akių pagrindu gautus skaitmeninius biomarkerius, kad būtų galima atskirti įprastus svyravimus nuo klinikiškai reikšmingų nuovargio modelių. Klinikinio tyrimo metu 15 minučių kognityvinių ir klausos streso užduočių derinys leido įrenginiui atskirti asmenis, sergančius lėtiniu nuovargiu, nuo sveikų kontrolinių dalyvių ir gerai sutapo su dalyvių savarankiškai įvertintais nuovargio balais.
Patvirtinti skaitmeniniai biomarkeriai
- Akies uždarymo trukmė (mikromiegai ir prailginti mirksėjimo uždarymai)
- Mirksėjimo dažnio kintamumas (padidėjimas arba sumažėjimas priklausomai nuo užduoties ir nuovargio būsenos)
Šie rodikliai jau siejami su sumažėjusiu budrumu transporto saugos ir darbo sveikatos tyrimuose; jų įdiegimas neįkyriuose dėvimuosiuose įrenginiuose atveria kelią realaus laiko įspėjimams ir rizikos mažinimui.
Pasekmės saugumui, medicinai ir žmogaus–mašinos sistemoms
Objektyvus, nuolatinis nuovargio stebėjimas gali pakeisti sprendimų priėmimą rizikingose situacijose. Vairuotojams ankstyvas budrumo silpnėjimo įspėjimas galėtų suaktyvinti automatizuotą pagalbą arba nurodytas poilsio pertraukas. Sveikatos priežiūroje ir pamaininiame darbe objektyvūs nuovargio profiliai padėtų vadovams planuoti saugesnius pamainų grafikus, o gydytojams—pritaikyti intervencijas pacientams, sergantiems lėtiniu nuovargiu. Tyrėjų komanda pabrėžia platesnes panaudojimo galimybes, įskaitant žmogaus–mašinos sąsajas ir papildomas priemones neurologiniams tyrimams.
Dr. Jaehyun Chung iš Vašingtono universiteto apibūdina sekiklį kaip platforminę technologiją: ji optimizuota nuovargio aptikimui, bet taip pat gali palaikyti pažinimo stebėjimą ar asistuojančias valdymo funkcijas adaptatyvioms sąsajoms. Profesorius Hojun Kim iš Dongguk universiteto Korėjos medicinos kolegijos pažymi, kad itin jautrūs, neinvaziniai įrankiai gali suteikti kiekybinį papildymą tradiciškai subjektyvioms diagnostikos praktikoms.
Apribojimai, tolesnė plėtra ir kiti žingsniai
Išlieka pagrindiniai iššūkiai. Ergonomika turi atsižvelgti į veido anatomijos kintamumą, kad būtų užtikrintas nuoseklus jutiklio išdėstymas; programinė įranga privalo teikti patikimus realaus laiko pranešimus ir integruotis su mobilių sveikatos ekosistemomis. Tyrėjų komanda planuoja didesnės apimties validaciją, įtraukdama dalyvius su įvairiomis medicininėmis būklėmis ir sunkesnėmis ligomis. Energijos valdymas, ilgalaikis patikimumas ir reglamentavimo keliai nulems, kaip greitai tokie įrenginiai pasieks vartotojų, klinikines ir pramonines rinkas.
Susijusios technologijos—vairuotojų stebėjimo sistemos, infraraudonųjų spindulių budrumo jutikliai ir EEG galvos juostos—kiekviena turi papildomų privalumų. CCPC akių jutiklio stiprybė yra mažos galios, be kontakto matavimo ir suderinamumo su įprastais akinių rėmais derinys.
Ekspertų įžvalga
Dr. Elena Ruiz, žmogaus veiksnių inžinierė, specializuojanti transporto saugume, komentuoja: "Subtilių vokų dinamikos pokyčių ankstyvas aptikimas yra žaidimo keitiklis. Mažos galios jutiklis, integruotas akiniuose, gali tiekti nuolatinius budrumo rodiklius nesiblaškant vartotojui. Transporto priemonėse susiejus šį duomenų srautą su adaptatyviais įspėjimais ar įsikišimais, tai galėtų sumažinti nuovargio sukeltas avarijas."
Dr. Ruiz priduria, kad daugdisciplininis patvirtinimas—jungiami fiziologiniai, elgsenos ir kontekstiniai duomenys—bus būtinas, kad būtų išvengta klaidingų teigiamų signalų ir kad įspėjimai būtų pritaikyti konkrečioms operacijų aplinkoms.
Išvados
CCPC pagrindu sukurtas išmanus akių jutiklis žymi reikšmingą pažangą realaus laiko nuovargio aptikime. Matavęs patvirtintus akių biomarkerius neinvaziniu būdu ir taikydamas mašininį mokymąsi siekdamas pateikti naudingas įžvalgas, ši dėvima koncepcija gali pagerinti saugumą transporte, optimizuoti treniruočių ir atsigavimo procesus sporte bei suteikti objektyvius duomenis klinikiniam nuovargio vertinimui. Ergonomikos tobulinimas, programinės įrangos integracija ir klinikinis patvirtinimas nulems, kaip greitai ši technologija pereis iš laboratorinių demonstracijų į plačią diegimą transporto priemonėse, darbo vietose ir sveikatos priežiūros įstaigose.
Quelle: advancedsciencenews
Kommentare