Des chercheurs développent un anneau intelligent pour les soins de santé et la réalité étendue

May 12, 2023

1 juin 2023

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par Katherine DeFiore, Université d'État de Pennsylvanie

Une équipe de chercheurs de la Penn State School of Electrical Engineering and Computer Science vise à permettre les soins de santé et la réalité étendue - qui englobe la réalité virtuelle, augmentée et mixte - avec leur anneau de détection intelligent, OmniRing.

L'anneau utilise à la fois des capteurs d'unité de mesure inertielle (IMU), qui peuvent capturer l'emplacement, la vitesse et la rotation des doigts, et des capteurs de photopléthysmographie (PPG), qui utilisent une lumière infrarouge pour mesurer les changements volumétriques dans la circulation sanguine. Les capteurs IMU sont utilisés pour détecter et suivre les mouvements des doigts, et les capteurs PPG sont utilisés pour collecter et analyser des paramètres de santé tels que la fréquence cardiaque, les niveaux de glucose et la saturation en oxygène.

"Les données du capteur offrent des informations riches pour pouvoir capturer le stress et l'humeur du porteur et recommander des activités de méditation et de relaxation", a déclaré Mahanth Gowda, professeur adjoint d'informatique et d'ingénierie de la famille Wormley. "Nous explorons actuellement des applications plus approfondies à l'intersection de la détection, de l'apprentissage automatique et de l'Internet des objets Edge pour étendre les capacités de ce qui peut être réalisé dans la petite taille pratique d'un anneau."

L'article de l'équipe de recherche, "One Ring to Rule Them All: An Open Source Smartring Platform for Finger Motion Analytics and Healthcare Applications", a récemment remporté le prix du meilleur article dans la catégorie "Edge Internet of Things Artificial Intelligence" lors de l'Internet of Things Design et Conférence de mise en œuvre.

Le document détaille comment, contrairement aux montres intelligentes, l'OmniRing n'a pas d'affichage et peut donc prendre en charge une durée de vie de la batterie plus longue. Cela permet de porter l'anneau tout le temps, y compris pendant le sommeil et la natation, permettant à l'anneau de capturer des niveaux d'informations de détection plus profonds et plus intimes.

"Notre espoir est de concrétiser la technologie", a déclaré Taiting Lu, doctorant et responsable du matériel OmniRing. "Parce que l'anneau peut avoir beaucoup de potentiel pour aider les gens à l'avenir, nous ne voulons pas le limiter au laboratoire mais l'amener dans le monde réel."

Pour atteindre cet objectif, l'équipe de recherche est devenue la première à développer un anneau intelligent avec une conception open source, ce qui signifie qu'elle a entièrement divulgué tous les détails sur son matériel, ses logiciels et son micrologiciel. Cela permettra à la communauté de recherche de trouver et de développer des cas d'utilisation potentiellement intéressants pour la technologie.

Lu a souligné que le projet est l'aboutissement d'un travail d'équipe, chaque membre jouant un rôle crucial dans la concrétisation de la technologie. L'équipe de recherche comprend, avec Gowda et Lu, les doctorants Hao Zhou, Yilin Liu, Shijia Zhang et Runze Liu.

« Nous envisageons un rôle important pour OmniRing à l'avenir : les individus pourront interagir sans effort avec leurs appareils connectés en utilisant des mouvements de la main », a déclaré Hao Zhou, doctorant et responsable de l'apprentissage automatique d'OmniRing. "Les données personnelles sur la santé et les émotions peuvent être relayées de manière sélective en temps réel, permettant aux appareils environnants d'interpréter les informations et de réagir de manière appropriée. En d'autres termes, notre objectif est de nous efforcer de faire en sorte qu'OmniRing mérite son nom."

En plus des soins de santé et de la XR, l'anneau peut potentiellement permettre la reconnaissance et la traduction de la langue des signes en s'intégrant à d'autres capteurs, ont déclaré les chercheurs.

Pour ce faire, le laboratoire de Gowda collabore activement avec Kenneth DeHaan, directeur du programme de maîtrise ès arts en éducation en langue des signes à l'Université Gallaudet à Washington, DC, et membre de la communauté sourde.

Lu a expliqué que son équipe de recherche et DeHaan ont exploré les défis qui pourraient être relevés avec une telle technologie. DeHaan a souligné une situation courante à l'équipe : "Souvent, dans un lieu public comme un café, par exemple, les baristas ou les serveurs sont souvent impatients d'aider un client qui écrit sa commande, dégradant le client et son expérience d'achat. Cela C'est pourquoi nous voulons égaliser le terrain de jeu avec cette technologie."

Au printemps 2023, Lu et son équipe ont participé au programme Invent Penn State NSF I-Corps Short Course, qui aide les chercheurs à se connecter et à interroger des clients potentiels pour savoir quelles itérations potentielles apporter à leur technologie, ainsi que la meilleure façon de présenter et parler de la technologie, avant d'entrer sur le marché.

"Le plus grand avantage du cours de courte durée est qu'il m'a appris comment trouver les besoins ou les difficultés des clients", a déclaré Lu. "Nous pouvons penser que notre produit est le meilleur et peut résoudre tous ces problèmes, mais la réalité est que la première chose que nous devons faire est d'écouter les opinions des partenaires et des clients et de la communauté, puis nous pourrons prendre une bonne décision quant au l'application de notre technologie a le plus de sens."

L'équipe OmniRing a également participé à la Happy Valley LaunchBox propulsée par PNC Bank Idea TestLab, un programme de 4 semaines qui aide toute personne ayant une idée à se connecter avec des clients potentiels pour mieux définir le problème et une solution potentielle. Lu a déclaré que lui et son équipe avaient également eu l'occasion de collaborer avec Alert Heart, une autre startup de Penn State, qui développe un appareil capable de détecter sans fil les crises cardiaques et d'alerter les soignants.

"Je recommanderais certainement le cours de courte durée à d'autres chercheurs", a déclaré Lu. "Ce serait un bon point de départ si vous disposiez d'un produit, d'un financement de recherche et d'un prototype. Cela vous donne beaucoup d'expérience et vous pouvez apprendre à transposer la technologie du laboratoire dans la vie réelle."

À l'heure actuelle, OmniRing a été testé et est capable de détecter les mouvements 3D de la main et des doigts, ont déclaré les chercheurs. La prochaine étape pour l'équipe consiste à programmer l'anneau pour qu'il reconnaisse les mouvements de la main et des doigts spécifiques à l'ASL, ainsi qu'à mettre en œuvre les fonctionnalités de soins de santé telles que la surveillance de la fréquence cardiaque et de la saturation en oxygène.

L'équipe de recherche recherche actuellement des opportunités de collaboration pour la recherche et la commercialisation, et espère participer au programme des équipes nationales NSF I-Corps cet été pour réduire son marché grâce à des entretiens supplémentaires avec des clients.

L'étude est publiée dans le cadre des actes de la 8e conférence ACM/IEEE sur la conception et la mise en œuvre de l'Internet des objets.

Plus d'information: Hao Zhou et al, One Ring to Rule Them All: An Open Source Smartring Platform for Finger Motion Analytics and Healthcare Applications, Actes de la 8e conférence ACM/IEEE sur la conception et la mise en œuvre de l'Internet des objets (2023). DOI : 10.1145/3576842.3582382