De zoektocht om opgesloten patiënten een levenslijn te geven, een manier om te communiceren zodra ALS of een andere ziekte hun spiercontrole heeft afgesloten, is aan de gang. Een manier om handsfree invoer te krijgen, in dit geval of voor iedereen die alleen zijn of haar ogen kan bedienen - of gewoon iemand met beide handen bezet - is het volgen van oogknipperingen. Het is geen eenvoudig apparaat om aan de slag te gaan, omdat het voor een computer moeilijk kan zijn om het verschil te zien tussen een opzettelijke en reflexieve knipper, maar een team van de Chongquing University in China denkt dat ze het hebben gekraakt.
In een artikel in Science Advances beschrijven Zhong Lin Wang en zijn collega's een apparaat, gemonteerd op een bril, dat zachtjes tegen de huid naast het oog ligt en de druk, in de vorm van een elektrisch signaal, kan voelen als de huid drukt er tijdens het knipperen tegenaan.
"Dit is een zeer opwindende ontdekking die gebruik maakt van een heel oud fenomeen, maar nieuwe technologie, nieuwe innovaties, iets waar we nooit eerder aan hebben gedacht", zegt Wang, professor in de nanowetenschappen aan de Georgia State University.
Uitvinders hebben oogknippertjes gebruikt om te communiceren met mensen in de laatste stadia van ALS of ingesloten patiënten die anders het gebruik van hun lichaam hebben verloren, afgezien van het vermogen om te knipperen. Een op de ogen getrainde camera kan knipperingen volgen, maar het is geen erg gestroomlijnd hulpmiddel en vereist een externe voedingsbron. Dus onderzoekers onderzocht het volgen van het verschil in elektromechanische potentieel tussen het hoornvlies en het netvlies, met behulp van een hulpmiddel vergelijkbaar met een EEG. Maar deze methode is gebaseerd op het aflezen van de eigen elektriciteit van het lichaam, en het geluid is hoog en de resolutie laag op deze metingen, waardoor het moeilijk is om opzettelijke knipperingen te onderscheiden.
Een paar jaar geleden hadden Wang en collega's gebruik gemaakt van een oud wetenschappelijk fenomeen, tribo-elektriciteit - elektriciteit opgewekt door wrijving, ook bekend als statische elektriciteit - om een klein apparaat te bouwen om energie van het menselijk lichaam op te vangen, een TENG of tribo-elektrische nanogenerator genoemd. Zoals eerder vermeld door Smithsonian.com, produceert het kleine apparaat niet veel energie, maar de spanning is significant genoeg om gemakkelijk door een computer te worden gemeten en als input te worden gebruikt. En het is ook goedkoop en vereist geen energie om te werken, wat het handig maakt voor de soorten zelfaangedreven sensoren die populair worden in medische apparaten of het Internet of Things. Wang's papier biedt een lange lijst met voordelen: het is 'niet-invasief, zeer gevoelig ..., gemakkelijk te fabriceren, stabiel, klein, licht, transparant, flexibel, huidvriendelijk, goedkoop, duurzaam en herbruikbaar', om maar te noemen een paar.
Het is dus handig als oogsensor. Wanneer de sensor op de tempel van de bril wordt geplaatst, zit deze zachtjes tegen de rimpel naast het oog van de gebruiker. Die huid buigt lichtjes naar buiten tijdens het knipperen, buigt de nanogenerator en stuurt een elektrisch signaal.
Voor nu richten Wang en zijn collega's zich op de medische hulpmiddelen. Ze hebben het apparaat al geprogrammeerd om te reageren op een dubbelklik “dubbelklik” en creëerden een scrollend toetsenbord waarmee de gebruiker een, twee of drie keer kan knipperen om een van de drie letters binnen elke rij te selecteren, hoewel meer gedetailleerd typingsystemen kunnen in de toekomst worden gebouwd. Tests, die beperkt waren tot het delen van het apparaat in het laboratorium, hebben de auteurs laten geloven dat het niet alleen de medische zorg voor ouderen en gehandicapten zal verbeteren, maar ook zal leiden tot vooruitgang in robotica en andere computer-menselijke interfaces.
Dichter aan de horizon zijn consumentenelektronica op basis van de bril, die extra manieren kan bieden om te communiceren met games of robots met afstandsbediening terwijl uw duimen bezig zijn met de controller.
Peter Lund, hoogleraar technische natuurkunde aan de Aalto Universiteit in Finland, die werkt in duurzame energie, vindt het werk veelbelovend.
"Het is echt fascinerend om te zien hoe deze miniaturisatie, wat hij doet, energie dichter bij de mens brengt", zegt Lund.
