ウェアラブルセンサーはALS患者のコミュニケーションを支援します
筋萎縮性側索硬化症（ALS）の人は、筋肉を制御する能力が徐々に低下します。その結果、彼らはしばしば話す能力を失い、他の人とのコミュニケーションを困難にします。研究者のチームは、患者の顔に取り付けて、けいれんや笑顔などの小さな動きを測定できる、伸縮性のある皮膚のようなデバイスを設計しました。このアプローチを使用すると、患者はデバイスによって測定および解釈される小さな動きでさまざまな感情を伝えることができます。
研究者たちは、このデバイスによって、患者がかさばる機器を扱うことなく、より自然な方法でコミュニケーションできるようになることを望んでいます。柔らかく、使い捨てでウェアラブルなセンサーは薄く、どんな肌の色にも合うように化粧でカモフラージュできるので、邪魔になりません。デバイスの初期バージョンは、2人のALS患者でテストされ、笑顔、口を開ける、口すぼめ呼吸の3つの異なる表情を正確に区別できることが示されました。
このデバイスは、薄いシリコンフィルムに埋め込まれた4つの圧電センサーで構成されています。窒化アルミニウム製のセンサーは、皮膚の機械的変形を検出し、簡単に測定できる電圧に変換することができます。これらのコンポーネントはすべて大量生産が容易であるため、研究者は各デバイスのコストが約10ドルになると見積もっています。
チームは、健康なボランティアに対してデジタルイメージング相関と呼ばれるプロセスを使用して、センサーを配置するのに最も役立つ場所を選択できるようにしました。彼らは顔にランダムな白黒の斑点模様を描き、その後、被験者が笑顔、頬をぴくぴくさせる、特定の文字の形を口にするなどの顔の動きを実行しながら、複数のカメラでその領域の多くの画像を撮影しました。画像は、小さなドットが相互にどのように移動するかを分析するソフトウェアによって処理され、単一の領域で発生したひずみの量を決定しました。
彼らはまた、皮膚の変形の測定値を使用して、笑顔、口を開け、口すぼめ呼吸を区別するための機械学習アルゴリズムをトレーニングしました。このアルゴリズムを使用して、2人のALS患者でデバイスをテストし、これらの異なる動きを区別する際に約75％の精度を達成することができました。健康な被験者の正解率は87％でした。
これらの検出可能な顔の動きに基づいて、動きのさまざまな組み合わせに対応するフレーズまたは単語のライブラリを作成できます。技術的には、何千ものメッセージが作成される可能性があります。センサーからの情報は、顔の動きを区別するために訓練されたアルゴリズムを使用してセンサーを分析するハンドヘルド処理ユニットに送信されます。現在のプロトタイプでは、このユニットはセンサーに配線されていますが、接続をワイヤレスにして、使いやすくすることもできます。
このデバイスは、患者のコミュニケーションを支援するだけでなく、患者の病気の進行を追跡したり、受けている治療が効果を発揮しているかどうかを測定したりするためにも使用できます。
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