Оральный пользовательский интерфейс добавит рту возможностей

В Лаборатории компьютерных наук и искусственного интеллекта Массачусетского технологического института (CSAIL) и датского Орхусского университета разработали MouthIO — это зубная скоба с датчиками и компонентами обратной связи для сбора сведений о происходящем во рту.

Интерактивный носимый гаджет задуман в помощь стоматологам и другим врачам, чтобы собирать данные о здоровье, а также облегчит жизнь людям с инвалидностью. При нарушениях моторики MouthIO позволит управлять телефоном, компьютером или фитнес-трекером с помощью рта.

MouthIO представляет собой надеваемый на зубы колпачок (каппу), оснащённый электроникой. Изготавливать прозрачную скобу необходимо согласно слепкам с зубов или по результатам сканирования. Поэтому создатели устройства создали плагин для программы 3D-моделирования Blender. Благодаря компьютерной программе можно затем печатать индивидуальную каппу из стоматологической смолы.

Инструмент автоматизированного проектирования также позволяет настраивать будущее изделие с учётом электронных компонентов для обратной связи: аккумулятора, датчиков температуры и ускорения, датчика касания языком, а также исполнительных механизмов в виде вибромоторов и светодиодов. Предусмотрена и возможность закрепить элементы электроники снаружи корпуса печатной платы по отдельности на разных зубах.

Соавтор проекта Майкл Вессели сказал, что идее разместить интерактивное устройство во рту препятствовала сложность воплощения из-за очень непростой геометрии. Однако в итоге удалось создать новый тип удобного, безопасного и почти незаметного для окружающих устройства.

С помощью MouthIO стоматологи и другие врачи смогут получать больше информации о здоровье. Перспективность концепции подтвердили эксперименты. Изобретатели обнаружили, что устройство может отслеживать бруксизм (скрежет зубами во сне). Для записи движений челюсти в брекет-систему встроили акселерометр. Создав такое MouthIO для нижних зубов, затем можно определить, когда пользователь скрежещет зубами или стискивает их, а на компьютерном графике появится кривая того, как часто он это делает.



Также технологию можно настроить для пользователей с двигательными нарушениями. К MouthIO подключили небольшие сенсорные панели, чтобы определять, когда пользователь постукивает языком по зубам. Эти движения можно передавать по Bluetooth, например, чтобы прокручивать веб-страницу. Так что MouthIO может превращать язык в подобие «третьей руки» для парализованных или чтобы дополнить возможности здорового человека новым органом управления.

Чтобы изготовить 3D-модель собственных зубов, можно сначала самостоятельно сделать с них слепок и заполнить его гипсом. Затем слепок сканируют с помощью мобильного приложения, например Polycam, и загружают данные в Blender. Используя специальный плагин от изобретателей, можно подправить скан зубов, чтобы получить максимально точную модель «брекетов». Наконец, можно напечатать детали на 3D-принтере из прозрачной стоматологической смолы, а затем припаять электронные компоненты.

В плагине Blender пользователи могут создать типичную каппу, закрывающую зубы, или выбрать вариант с открытым прикусом. Второй можно сравнить с митенками (перчатками с открытыми пальцами), и он удобнее, та как обнажённые кончики зубов позволяют говорить естественно, не шепелявить.

Технология при подходе «сделай сам» обойдётся примерно в 15 $ и займёт два часа на стадии 3D-печати. MouthIO, конечно, можно спроектировать и с помощью профессионального оборудования — сканера зубов, какие используют стоматологи.

Исследователи предпочли тестировать открытый вариант скобок. Так, для экспериментов с горячими напитками они создали версию, которая предупреждает носителя об опасности. Датчик температуры срабатывал, и узел, встроенный в корпус, вибрировал, когда напиток был горячее 65 °C. Такая функция помогла бы страдающим онемением во рту лучше понимать, что они собираются отхлебнуть.



Теперь изобретатели работают над более долгосрочным исследованием, чтобы оценить жизнеспособность концепции. Они стремятся улучшить конструкцию, в том числе экспериментируя с более гибкими материалами и размещая компоненты системы в других частях рта, например, на щеках и нёбе.

Исследователи также создали прототипы двух новых моделей MouthIO. Первый представляет собой одностороннюю скобу для ещё большего комфорта при ношении, которая вообще незаметна для окружающих. Второй рабочий образец сделали полностью совместимым с беспроводной зарядкой и оснащённым связью.