Невидимые датчики на лице смогут следить за здоровьем человека

Японские учёные разработали ультратонкие датчики, которые практически невозможно заметить на лице. Электроды способны отслеживать движения глаз, работу мимических мышц и электрическую активность мозга, не мешая человеку общаться и заниматься повседневными делами. О разработке сообщил Институт промышленной науки Токийского университета.

Технологию предлагают использовать для длительного наблюдения за состоянием человека. В перспективе такие датчики смогут помогать оценивать когнитивную нагрузку, эмоциональные реакции и изменения в работе организма.

Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.

Датчики почти полностью сливаются с кожей

Основой устройства стала прозрачная эластичная плёнка толщиной около 200 нанометров. В неё встроены проводящие нанонити, которые позволяют записывать биологические сигналы.

Плёнка повторяет микрорельеф лица, растягивается вместе с кожей и почти не отражает свет. Благодаря этому датчик не выглядит как обычная медицинская наклейка или электронный пластырь.

Во время экспериментов участники и сторонние наблюдатели не могли уверенно определить наличие электродов с помощью зрения или прикосновения. Устройства также работали на людях с разными оттенками кожи и особенностями лица.

За какими сигналами смогут следить электроды

Исследователи проверили датчики на трёх видах измерений:

• электроокулографии, которая фиксирует движения глаз;
• электромиографии, показывающей активность мышц лица;
• электроэнцефалографии, регистрирующей электрическую активность мозга.

При некоторых измерениях качество сигнала оказалось выше, чем у традиционных гелевых электродов. Учёные связывают это с тем, что тонкая плёнка плотно прилегает к коже и создаёт хороший электрический контакт.

Такие показатели могут быть полезны при наблюдении за утомлением, уровнем концентрации, движениями глаз и реакциями лицевых мышц. Однако сами электроды не ставят диагнозы и не читают мысли. Они только записывают сигналы, которые затем должна анализировать отдельная система.

Человек сможет вести себя естественно

Обычные датчики на лице заметны окружающим и могут влиять на поведение человека. Пользователь начинает чувствовать себя скованно, контролировать мимику или отвлекаться на закреплённое устройство.

Это способно искажать результаты наблюдения, особенно когда исследователи изучают эмоциональное состояние, общение или естественные движения лица.

Носимая электроника должна оставаться в повседневной жизни практически незаметной, чтобы человек не чувствовал дискомфорта или внимания со стороны окружающих.

Авторы считают, что незаметные электроды позволят собирать данные в более естественных условиях: дома, на работе, во время общения или занятий повседневными делами.

Датчики смогут управлять техникой

Разработка может применяться не только для наблюдения за здоровьем. Движения глаз и сокращения мышц лица можно превратить в команды для компьютеров, смартфонов и систем виртуальной реальности.

Например, человек сможет выбрать объект взглядом или выполнить действие определённым выражением лица. Подобные интерфейсы особенно полезны людям, которым трудно пользоваться сенсорным экраном, клавиатурой или компьютерной мышью.

Пока учёные представили исследовательский образец. Незаметной является плёнка с электродами, которая располагается непосредственно на коже. Для передачи, обработки и хранения информации всё ещё требуется дополнительная электроника.

Сроки появления готовых медицинских или потребительских устройств не называются. Исследователям предстоит проверить долговечность датчиков, возможность их продолжительного ношения и работу вместе с компактными беспроводными модулями.