Conveniente, leggera, compatta e facile da usare, questa invenzione rivoluzionaria è sensibile nel rilevare le forze del morso, consentendo agli utenti di controllare con precisione dispositivi come computer, smartphone e sedie a rotelle
Un paradenti interattivo basato su sensori a fibra ottica alimentati a meccanoluminescenza per il funzionamento del dispositivo con controllo del morso
Le persone che hanno una funzione manuale limitata potranno presto avere un modo semplice per controllare dispositivi come computer, smartphone e sedie a rotelle indossando un paradenti intelligente che traduce i complessi morsi in modo accurato e rapido in istruzioni per controllare i gadget elettronici. Questo sistema optoelettronico a controllo del morso primo nel suo genere è stato inventato da un gruppo di ricerca guidato dal professor Liu Xiaogang del Dipartimento di Chimica della Facoltà di Scienze dell’Università Nazionale di Singapore (NUS), insieme ai collaboratori dell’Università di Tsinghua.
Negli ultimi anni sono state sviluppate varie tecnologie assistive come il riconoscimento vocale, il rilevamento degli occhi e le interfacce cervello-computer per aiutare le persone, in particolare quelle con destrezza limitata o disturbi neurologici, a controllare i dispositivi elettronici. Tuttavia, queste tecnologie presentano limitazioni associate all’interferenza ambientale, alla precisione del controllo, ai costi e alla manutenzione.
Per offrire un’alternativa promettente alle tecnologie assistive esistenti, il Prof Liu e il suo team hanno progettato e dimostrato con successo un paradenti intelligente contenente sensori di pressione integrati per rilevare i modelli occlusali. Questi modelli vengono tradotti in input di dati con una precisione del 98% e possono essere utilizzati per controllare computer, smartphone e sedie a rotelle.
La svolta tecnologica del team è stata pubblicata sulla rivista Nature Electronics il 10 ottobre 2022.
Oltre a supportare l’interazione uomo-computer, il paradenti interattivo può essere utilizzato anche per l’assistenza medica, dispositivi sanitari come la pelle elettronica intelligente e la diagnosi dentale.
Limiti delle attuali tecnologie assistive
Le tecnologie assistive aiutano a promuovere l’indipendenza e l’autonomia delle persone con disabilità. Sfortunatamente, tali tecnologie presentano anche notevoli svantaggi. Ad esempio, il riconoscimento vocale richiede una grande memoria operativa e deve funzionare in un ambiente a basso rumore, mentre il rilevamento degli occhi richiede che una telecamera sia montata di fronte all’utente ed è soggetto a fatica. Sebbene le interfacce cervello-computer siano notevolmente migliorate negli ultimi anni, questa tecnologia è invasiva e richiede ingombranti strumenti cablati.
La forza del morso, spesso usata come parametro per valutare la funzione masticatoria (masticatoria), è un’area promettente che non è ben compresa o capitalizzata. Poiché l’occlusione dentale fornisce un controllo di alta precisione e richiede competenze minime, il Prof Liu e il suo team hanno escogitato un nuovo concetto di tecnologia assistiva utilizzando modelli unici di contatti occlusali.
Tradurre i modelli di morso in dati utili per il controllo del dispositivo
Il team di ricerca ha inizialmente progettato un sensore comprendente una serie di cuscinetti di contatto contenenti fosfori di diversi colori, sostanze che emettono luce in risposta alla pressione. La serie di cuscinetti di contatto è posizionata all’interno di un paradenti flessibile.
Il morso fa sì che i cuscinetti di contatto si deformino meccanicamente ed emettano luce in diversi colori e intensità, che possono essere misurati ed elaborati utilizzando algoritmi di apprendimento automatico. I dati raccolti vengono quindi utilizzati per il controllo remoto ad alta precisione e il funzionamento di vari dispositivi elettronici, come computer, smartphone e sedia a rotelle.
Con un peso di circa 7 grammi, il nuovo paradenti richiede meno esperienza di allenamento rispetto alle tecnologie assistive esistenti.
“Il nostro sistema optoelettronico a controllo del morso è in grado di tradurre schemi di morsi complessi in input di dati con una precisione del 98%. Abbiamo anche dimostrato che i nostri nuovi sensori possono distinguere le deformazioni meccaniche, tra cui deformazione, compressione e flessione, rendendoli applicabili ad applicazioni di rilevamento meccanico multifunzionale, come il rilevamento della forza miniaturizzato, l’elettronica flessibile, la pelle artificiale e la diagnosi dentale”, ha spiegato il prof Liu.
Ogni paradenti intelligente attualmente costa S $ 100 (US $ 70) per la produzione in laboratorio e il team si aspetta che il costo venga ridotto sostanzialmente nella produzione di massa. Sebbene l’attuale prototipo sia progettato per denti ben allineati, è possibile sviluppare un paradenti con una disposizione irregolare di cuscinetti infusi di fosforo per utenti con diversi modelli di denti o per persone che portano protesi dentarie.
Prossimi passi
Il team di ricerca ha depositato un brevetto per questa tecnologia innovativa e sta esplorando le opportunità per convalidare il proprio dispositivo in un ambiente clinico, come centri di cura o case di cura. Allo stesso tempo, i ricercatori stanno anche cercando modi per migliorare la loro tecnologia, come un’elaborazione e una formazione più rapide dei dati.
CREDITO
Università Nazionale di Singapore