“一片”传感器让渐冻人不再有交流障碍

麻省理工学院研发可穿戴薄型压电传感器,依靠分析面部变形来预测面部运动信息,帮助渐冻人交流。

2021年01月19日



肌萎缩侧索硬化(ALS)又称运动神经元病(MND),是一种由运动神经元损伤引起的疾病,也就是“渐冻症”。初期症状轻微,但随着时间的推移逐渐发展为全身肌肉萎缩和吞咽困难。

由于渐冻症患者的肌肉控制能力下降,最终导致他们失去言语功能,难以与他人交流。麻省理工学院的研究团队专门设计了一款可拉伸的类肤设备,使用时仅需粘贴在渐冻症患者的面部,即可识别其动作和含义。该成果已发表于《Nature Biomedical Engineering》杂志。

该设备包含四个嵌于硅树脂薄膜中的氮化铝压电传感器,这种传感器可以检测皮肤的物理变形并将其转化为易于观测的电压信号。

设备制作完成后,还需要确定佩戴的最佳位置。研究人员采用了一种基于灰度数字图像的全视野图像分析方法(Digital Image Correlation,DIC),可以在三维空间中确定物体的轮廓和位移。研究人员在健康的志愿者脸上随机画出黑白色斑点图案,通过不同面部动作的图像分析,从而确定了面部的最佳测量位置。

随后,利用机器学习算法来训练模型,以匹配皮肤变形的测量结果与对应的动作。在设备和算法构建完成后,两位渐冻症患者参与了测试,设备在区分不同动作时的准确率约为75%,而对于健康的测试者来说,这一数值高达87%。

东京大学工程学院院长、该项目研究成员之一的Takao Someya说:“连续监测面部运动是十分重要的。目前,主流的方法是利用摄像头进行跟踪,但这会在一定程度上使设备更笨重。而这项研究里的可穿戴薄型压电传感器,可以依靠分析面部变形来预测面部运动信息。”

研究人员已经申请了这项技术的专利,目前还在进一步优化设备,同时让更多渐冻症患者参与测试。观看视频了解更多:


参考资料:https://news.mit.edu/2020/sensor-als-communicate-1022

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