Человек моргает от 14 до 20 раз в минуту, и вся энергия, затрачиваемая на это действие, расходуется впустую, решили американские инженеры. Они нашли способ использовать её для питания умных очков GlassTENG. Этот носимый гаджет отслеживает показатели здоровья и обходится без аккумулятора.

«Лицо человека — настоящий кладезь информации о состоянии здоровья, поэтому обычные очки — идеальное носимое устройство. Носимые устройства обычно следят за показателями здоровья, например, частотой сердечных сокращений, через запястье. Но людям приходится не забывать надевать такие трекеры и снимать их для подзарядки. В основу нашей идеи легло то, что половина всех людей уже носит очки. Мы можем превратить эти очки в носимые гаджеты и не требовать, чтобы люди меняли свои привычки или образ жизни», — рассказала Ниведита Арора (Nivedita Arora), руководитель проекта в Северо-Западном университете США.

Прототип получил название GlassTENG. Источником энергии для него служат не только моргание, но и мимические движения: улыбка, сжатие челюстей или поднятие бровей. Встроенные датчики следят за пульсом и этими движениями, что позволяет фиксировать, например, скрежет зубами, усталость и показатели сердечно-сосудистой системы. За сбор энергии отвечают трибоэлектрические наногенераторы (TENG) — миниатюрные устройства, которые собирают статическое электричество. Когда эти датчики касаются кожи лица и отделяются от неё, происходит обмен электронами, создающий кратковременный электрический заряд. Гибкие датчики GlassTENG состоят из слоёв, которые при движении лица сжимаются и разжимаются. Это движение обеспечивает механическую энергию, необходимую для работы датчиков.

На оправе размещаются три таких датчика: один на переносице, рядом с угловой артерией, — он следит за пульсом, морганием и движениями бровей; второй — на виске, над поверхностной височной артерией, — отслеживает пульс и активность челюсти; третий находится ближе к уху и фиксирует жевательные движения и сжатие зубов. У каждого действия есть свой «электрический отпечаток». Самый слабый из регистрируемых сигналов — пульс, который генерирует напряжение от 50 до 100 мВ. Моргание и поднятие бровей создают сигнал напряжением от 200 до 500 мВ, а интенсивные движения челюсти — до 1,5 В.

Для проверки результатов использовали алгоритм машинного обучения, который анализировал сигналы от 20 добровольцев. Точность определения действий составила 93,8 %. Стук зубами удалось распознать в 99 % случаев, сжатие челюстей — в 96 %. Пульс проверяли отдельно у 10 участников в состоянии покоя. При сравнении с показаниями нагрудного датчика-монитора средняя погрешность сенсора на очках составила 1,82 удара в минуту. Система несовершенна: она может путать разговор с приёмом пищи. Речь правильно распознавалась в 55 % случаев, а в 37 % случаев система принимала её за трапезу. Во время разговора и приёма пищи задействуются челюсть и височная мышца, поэтому характер их активности схож. Собранные данные очки GlassTENG передают по Bluetooth на смартфон или планшет, но авторы проекта хотят сделать систему полностью автономной.