Ρυθμίζοντας «έξυπνες» συσκευές μόνο με την αναπνοή

Ένα σύστημα διεπαφής ανθρώπου-μηχανής (Human-Machine Interface, HMI) που βασίζεται στην αναπνοή επεξεργάζονται αμερικανοί ερευνητές. Η συσκευή επιτρέπει τη χρήση της «ευφυούς» τεχνολογίας ανάλογα με τις μεταβολές του ρυθμό που αναπνέουμε.

Υπάρχει ένας μεγάλος πληθυσμός, περίπου ένα δισεκατομμύριο άνθρωποι (σχεδόν το  15% του συνολικού πληθυσμού στον κόσμο) με κάποια μορφή αναπηρίας σύμφωνα με στοιχεία του Παγκόσμιου Οργανισμού Υγείας (ΠΟΥ). Αυτά τα άτομα δυσκολεύονται στην καθημερινότητά τους  και χρειάζονται εντατική βοήθεια και φροντίδα από μέλη της οικογένειας ή από επαγγελματίες φροντιστές.

Οι καινοτόμες διεπαφές ανθρώπου-μηχανής (HMIs) τυγχάνουν τελευταία αυξανόμενης προσοχής στον τομέα του ελέγχου συστημάτων και των βοηθητικών συσκευών για άτομα με αναπηρία. Όμως, οι συμβατικές συσκευές HMI, όπως έξυπνα ρολόγια, έξυπνα βραχιόλια, γυαλιά και έξυπνα ρούχα , που έχουν σχεδιαστεί κυρίως με βάση τις φυσικές αλληλεπιδράσεις ή τη γλωσσική επικοινωνία δεν είναι πάντα αποτελεσματικές  ή εφαρμόσιμες σε χρήστες με σοβαρή αναπηρία (όπως π.χ. σε τετραπληγικούς).

Αμερικανοί ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Case Western Reserve στο Κλίβελαντ, Οχάιο  προτείνουν τώρα τη χρήση μιας φορητής συσκευής που εφαρμόζεται στα ρουθούνια (ενός αισθητήρα ενσωματωμένου σε μάσκα) και που είναι σε θέση να ανιχνεύει αποτελεσματικά τη διακύμανση της αναπνοής και να παράγει ηλεκτρικά σήματα ανάλογα με τα διαφορετικά μοτίβα της, χωρίς να επηρεάζει την κανονική αναπνοή.

Η αναπνοή  είναι ένα από τα ζωτικά χαρακτηριστικά του ανθρώπου. Ακόμα κι αν οι άνθρωποι τραυματιστούν σοβαρά και χάσουν την ακοή, τη γλώσσα ή/και την ικανότητα κίνησης, θα εξακολουθούν να αναπνέουν. Τυπικά, οι άνθρωποι μπορούν να ρυθμίσουν γρήγορα την ένταση και τον ρυθμό της αναπνοής τους και να αλλάξουν τον ρυθμό ροής του αέρα  ως απόκριση σε διαφορετικές οσμές, μέσα σε 160 χιλιοστά του δευτερολέπτου. Επομένως, ένα HMI που βασίζεται στην αναπνοή μπορεί να είναι ένα ιδανικό εργαλείο για άτομα με σοβαρή αναπηρία.

«Όσοι  δεν μπορούν να μιλήσουν ή να χρησιμοποιήσουν τα άκρα τους, είναι σχεδόν αδύνατο να επωφεληθούν από την “έξυπνη” τεχνολογία. Η “έξυπνη” τεχνολογία είναι εξαιρετική, αλλά μόνο αν μπορείς να τη χρησιμοποιήσεις πραγματικά. Η συσκευή που προτείνουμε επιτρέπει  σε όποιον αναπνέει να ενεργοποιεί και να απενεργοποιεί τις συσκευές. Θα μπορούσε να αλλάξει τις ρυθμίσεις ενός θερμοστάτη, για παράδειγμα», σχολιάζει ο Changyong “Chase” Cao, επίκουρος καθηγητής μηχανολογίας και αεροδιαστημικής μηχανικής που ηγείται της έρευνας και της ανάπτυξης της συσκευής.

Ο Cao και οι συνεργάτες του χρησιμοποίησαν μια τεχνολογία γνωστή ως triboelectric nanogenerators (TENGs), ή triboelectrification (τριβοηλεκτρική νανογεννήτρια), για να κάνουν τη συσκευή να λειτουργήσει. Τα TENG μπορούν να μετατρέψουν τη μηχανική ενέργεια που συλλέγεται από το περιβάλλον σε ηλεκτρική ενέργεια. Αυτή η ηλεκτρική ενέργεια μπορεί στη συνέχεια να τροφοδοτήσει μικρές συσκευές όπως αισθητήρες ή να επαναφορτίσει ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης.

Η αυτοτροφοδοτούμενη μονάδα ταιριάζει στα ρουθούνια και θα μπορούσε να βελτιώσει την ποιότητα ζωής ατόμων με περιορισμένη κινητικότητα ή αδυναμία ομιλίας. Οι χρήστες μπορούν επίσης, να προγραμματίσουν τη συσκευή ώστε να στέλνει αυτόματες ειδοποιήσεις στο ιατρικό προσωπικό εάν ένα άτομο έχει δυσκολία στην αναπνοή.

Οι ερευνητές λένε ότι το σύστημα διεπαφής ανθρώπου-μηχανής (HMI) που βασίζεται στην αναπνοή θα μπορούσε να είναι διαθέσιμο στο κοινό μέσα στα επόμενα τρία έως πέντε χρόνια.