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华盛顿大学智能耳环能够监测体温

华盛顿大学智能耳环能够监测体温

华盛顿大学的研究人员展示了Thermal Earring,这是一种无线可穿戴设备,可以连续监测用户耳垂的温度。 雷蒙德·史密斯/华盛顿大学

智能配件正变得越来越流行。 戒指和手表可追踪生命体征,而雷朋现在 配备摄像头和麦克风。 可穿戴技术已被触及 针脚。 然而,一些配件尚未实现智能触感。

本月,华盛顿大学的研究人员推出了Thermal Earring,这是一种无线可穿戴设备,可以持续监测用户耳垂的温度。 在对六名用户进行的一项研究中,该耳环在休息期间感知皮肤温度的能力优于智能手表。 它还在监测压力、饮食、运动和排卵迹象方面显示出有希望的结果。

这款智能耳环原型的大小和重量约为小回形针,电池寿命长达 28 天。 磁性夹子将温度传感器固定在佩戴者的耳朵上,而另一个传感器则悬挂在其下方一英寸处以估计室温。 耳环可以采用树脂(例如花朵形状)或宝石制成的时尚设计进行定制,而不会对其准确性产生负面影响。

研究人员 公布了结果 1 月 12 日,ACM 关于交互、移动、可穿戴和无处不在技术的会议记录。 该设备目前尚未商用。

“我戴着智能手表来跟踪我的个人健康状况,但我发现很多人认为智能手表不时尚或笨重且不舒服,”联合主要作者说。 薛秋月是威斯康星大学 Paul G. Allen 计算机科学与工程学院的博士生。 “我也喜欢戴耳环,所以我们开始思考可以从耳垂获得什么独特的东西。我们发现,感应耳垂上的皮肤温度比手或手腕上的皮肤温度更准确。这也为我们提供了选择悬挂部分传感器以分离 环境室温高于皮肤温度。

温度感应耳环侧放在灰色表面上。 它有一块附有磁铁的小电路板,连接到一块稍大的电路板。

这里展示的智能耳环原型大约有一个小回形针的大小和重量,电池寿命长达 28 天。 雷蒙德·史密斯/华盛顿大学

创建一款小到可以被视为耳环、但功能足够强大、用户只需每隔几天充电一次的可穿戴设备,是一项工程挑战。

“这是一个困难的平衡,”共同主要作者说。 刘雨佳进行这项研究时,他是威斯康星大学电气与计算机工程系的硕士生,现在在加州大学圣地亚哥分校工作。 “通常情况下,如果你想让电力持续更长时间,你就必须拥有更大的电池。但这样你就牺牲了尺寸。而使其无线化则需要更多的电力。”

该团队使耳环的功耗尽可能高效,同时为蓝牙芯片、电池、两个温度传感器和天线腾出空间。 该耳环没有与耗电量更大的设备配对,而是使用蓝牙广告模式——设备广播传输以表明它可以配对。 读取并发送温度后,它会进入深度睡眠以节省能量。

由于连续耳垂温度尚未得到广泛研究,该团队还探索了指导未来研究的潜在应用。 与 20 名健康患者的体温相比,5 名发烧患者的平均耳垂温度上升了 10.62 华氏度(5.92 摄氏度),这表明耳垂具有持续监测发烧的潜力。

“在医学上,我们经常监测发烧情况,以评估对治疗的反应,例如,看看抗生素是否能有效治疗感染,”合著者说。 穆斯塔法·斯普林斯顿博士威斯康星大学医学院急诊医学系临床讲师。 “长期监测是提高检测到发烧的敏感性的一种方法,因为发烧会在一天中起伏不定。”

虽然在发烧之外,核心体温通常保持相对恒定,但耳垂温度变化更大,这为热耳环提供了许多新用途。 在小型概念验证测试中,耳环检测到与饮食、运动和压力相关的温度变化。 对六名休息的用户进行测试时,耳环读数的平均变化为 0.58°F (0.32°C),这使其处于排卵和月经周期跟踪所需的 0.28°C 至 0.56°C 范围内。 温度范围为0.72摄氏度的智能手表。

图中显示温度感应耳环戴在人的耳朵上。 接触耳垂的部分含有宝石。 一朵由树脂制成的粉红色花朵悬挂在其下方几厘米处。

这款智能耳环可以采用树脂制成的时尚设计(如此处所示的花朵)或宝石制成的时尚设计进行定制,而不会影响其准确性。 雷蒙德·史密斯/华盛顿大学

“目前的 Apple Watch 和 Fitbit 等可穿戴设备都带有温度传感器,但它们只能提供当天的平均温度,而手腕和手上的温度读数噪音太大,无法追踪排卵,”薛说。 “因此,我们想探索耳环的独特应用,尤其是能够吸引女性和任何对时尚感兴趣的人的应用。”

虽然研究人员发现热耳环有许多有前途的潜在应用,但他们的结果是初步的,因为重点是潜在用途的范围。 他们需要更多数据来针对每个用例训练模型,并在设备可供公众使用之前进行更广泛的测试。 对于该设备的未来迭代,薛正致力于整合心率和活动监测。 她还对利用太阳能或耳环振动产生的动能为设备供电感兴趣。

“最终,我想开发一个健康监测珠宝系列,”薛说。 “耳环将感应温度和心率等活动和健康指标,而吊坠可以充当心电图监视器,以获得有关心脏健康的更有效数据。”

约瑟夫·布雷达艾伦学院的博士生是这篇论文的合著者。 维克拉姆·艾耶,艾伦学院教授,​​以及 施韦塔克·帕特尔艾伦学院和电气与计算机工程系教授,是共同高级作者。 这项研究由华盛顿研究基金会资助。

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