肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS)患者的肌肉控制能力逐渐下降。因此,他们经常失去说话的能力,很难与他人沟通。一组研究人员设计了一种可伸缩的类似皮肤的设备,可以连接到病人的脸上来测量轻微的动作,如抽搐或微笑。使用这种方法,患者可以通过设备测量和解释的微小动作来交流各种情绪。

研究人员希望这种设备能让患者以一种更自然的方式交流,而不必处理笨重的设备。这种柔软、一次性、可穿戴的传感器很薄,可以用化妆品伪装,以匹配任何肤色,使它不显眼。该设备的最初版本在两名ALS患者身上进行了测试,结果显示,该设备能够准确区分三种不同的面部表情——微笑、张开嘴和噘嘴。

该装置由四个压电传感器组成,这些传感器嵌入在一层薄薄的硅薄膜中。这些传感器由氮化铝制成,可以检测皮肤的机械变形,并将其转换为易于测量的电压。所有这些组件都很容易批量生产,因此研究人员估计,每台设备的成本约为10美元。

研究小组对健康志愿者使用了一种称为数字成像相关的方法,帮助他们选择最有用的位置放置传感器。他们在脸上画一个随机的黑白斑点图案,然后在受试者进行面部动作时,如微笑、抽搐脸颊或口吐某些字母的形状,用多台摄像机拍摄该区域的许多图像。这些图像是由软件处理的,该软件分析了这些小点是如何相互移动的,以确定单个区域所经历的应变量。

他们还利用皮肤变形的测量来训练一种机器学习算法来区分微笑、张开嘴和噘嘴。利用这种算法,他们在两名ALS患者身上测试了这种设备,在区分这些不同动作方面的准确率达到了75%左右。健康受试者的准确率为87%。

基于这些可检测到的面部动作,可以创建一个短语或单词库,以对应不同的动作组合。从技术上讲,可以创建数千条信息。来自传感器的信息被发送到一个手持处理单元,该处理单元使用经过训练的识别面部动作的算法进行分析。在目前的原型中,这个单元是通过电线连接到传感器的,但为了更容易使用,也可以采用无线连接。

除了帮助患者交流外,该设备还可以用来跟踪患者的病情进展,或衡量他们正在接受的治疗是否有任何效果。

欲了解更多信息,请联系Abby Abazorius此电子邮件地址正受到垃圾邮件程序的保护。您需要启用JavaScript才能查看它。;617-253-2709。


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这篇文章第一次出现在2021年9月的《金融时报》上yabovip16.com杂志。

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