כולם ישנוניים בעבודה מדי פעם, במיוחד אחרי ארוחת צהריים גדולה. אבל עבור אנשים שעבודתם כוללת נהיגה או עבודה עם מכונות כבדות, ישנוניות עלולה להיות מסוכנת ביותר -; אם לא קטלני לחלוטין. נהיגה מנומנמת תורמת למאות תאונות דרכים קטלניות בארה"ב מדי שנה, והמועצה הלאומית לבטיחות ציינה ישנוניות כסכנה קריטית בבנייה ובכרייה.
כדי לסייע בהגנה על נהגים ומפעילי מכונות מפני הסכנות שבגלישה, מהנדסים מאוניברסיטת קליפורניה, ברקלי, יצרו אוזניות אב-טיפוס שיכולות לזהות את סימני הנמנום במוח.
האוזניות מזהות גלי מוח באותו אופן כמו אלקטרואנצפלוגרמה (EEG), בדיקה שרופאים משתמשים בה כדי למדוד פעילות חשמלית במוח. בעוד שרוב מכשירי ה-EEG מזהים גלי מוח באמצעות סדרה של אלקטרודות המחוברות לראש, האוזניות עושות זאת באמצעות אלקטרודות מובנות שנועדו ליצור מגע עם תעלת האוזן.
האותות החשמליים שזוהו על ידי בוטני האוזניים קטנים יותר מאלה שנקלטו על ידי EEG מסורתי. עם זאת, במחקר חדש, החוקרים מראים שפלטפורמת ה-EEG של אוזן רגישה מספיק כדי לזהות גלי אלפא, דפוס של פעילות מוחית שמתגברת כאשר עוצמים עיניים או מתחילים להירדם.
קיבלתי השראה כשקניתי את זוג ה-AirPods הראשון שלי של אפל ב-2017. מיד חשבתי, 'איזו פלטפורמה מדהימה להקלטה עצבית. אנו מאמינים שלטכנולוגיה זו שימושים פוטנציאליים רבים, ושסיווג נמנום הוא אינדיקטור טוב לכך שניתן להשתמש בטכנולוגיה כדי לסווג שינה ואף לאבחן הפרעות שינה".
ריקי מולר, למד סופר בכיר, פרופסור חבר להנדסת חשמל ומדעי המחשב באוניברסיטת ברקלי
השימוש באוזניים כאלקטרודת EEG מציב מגוון אתגרים מעשיים. על מנת לקבל EEG מדויק, אלקטרודות צריכות ליצור מגע טוב עם העור. קל יחסית להשיג זאת בבדיקות EEG מסורתיות, המשתמשות באלקטרודות מתכת שטוחות הדבוקות לקרקפת. עם זאת, זה הרבה יותר מסובך לעצב אוזניה שתתאים היטב -; ובנוחות -; במגוון רחב של גדלים וצורות אוזניים.
כשהצוות של מולר התחיל לעבוד על הפרויקט, קבוצות אחרות שפיתחו פלטפורמות אוזן EEG השתמשו בג'ל אלקטרודה רטוב כדי להבטיח אטימה טובה בין האוזניה לתעלת האוזן, או יצרו אוזניות מעוצבות עבור כל משתמש בודד. היא והצוות שלה רצו לעצב דגם יבש וגנרי למשתמש, כך שכל אחד יוכל לתקוע אותם באוזניו ולקבל קריאות אמינות.
"המטרה האישית שלי הייתה לנסות ליצור מכשיר שיכול לשמש כל יום מישהו שבאמת ירוויח ממנו", אמר ריאן קווה, חוקר פוסט-דוקטורט באוניברסיטת ברקלי ושותף ראשון במחקר. "כדי לעשות זאת, ידעתי שזה יצטרך להיות רב פעמי, להתאים למגוון אנשים, ו(להיות) קל לייצור."
קוה הובילה את המחקר יחד עם הסטודנטית לתואר שני, קרולין שוונדמן, ושיתפה פעולה עם המעבדה של אנה אריאס באוניברסיטת ברקלי כדי לעצב את האפרכסת הסופית בשלושה גדלים: קטנה, בינונית וגדולה. האפרכסת משלבת אלקטרודות מרובות בעיצוב שלוחה שמפעילה לחץ כלפי חוץ עדין על תעלת האוזן ומשתמשת באלקטרוניקה גמישה כדי להבטיח התאמה נוחה. האותות נקראים דרך ממשק אלקטרוני אלחוטי מותאם אישית, בעל הספק נמוך.
במאמר משנת 2020, החוקרים הראו שאוזניות אלו יכולות לזהות מספר אותות פיזיולוגיים, כולל מצמוצי עיניים, גלי אלפא מוח ותגובת המצב השמיעתי היציב, שהיא תגובת המוח לשמיעת צליל קבוע. במחקר החדש, הם שיפרו את עיצוב האוזניות ושילבו למידת מכונה כדי להדגים כיצד ניתן להשתמש באוזניות ביישום בעולם האמיתי.
כחלק מהניסוי, הם ביקשו מתשעה מתנדבים לענוד את האוזניות בזמן שהם עושים סדרה של משימות משעממות בחדר חשוך. מדי פעם, המתנדבים התבקשו לדרג את רמת הנמנום שלהם, וזמני התגובה שלהם נמדדו.
"גילינו שגם כאשר איכות האות מהאוזניות נראתה גרועה יותר, עדיין נוכל לסווג את הופעת הנמנום באותה רמת דיוק כמו מערכות הרבה יותר מסובכות ומגושמות", אמר קאווה. האוזניות גם שומרות על הדיוק שלהן בעת קטגוריית נמנום אצל משתמשים חדשים לגמרי, מאפיין של מכשירים שיכולים לעבוד 'מחוץ לקופסה'.
מולר, שפיתח את האוזן EEG בתמיכת מלגת באקר ופרס בכר, ממשיך לחדד את העיצוב ולחקור יישומים פוטנציאליים אחרים של המכשיר, שיכולים להקליט גם אותות מעבר ל-EEG, כמו פעימות לב, תנועות עיניים ו מכווצת לסת.
"אוזניות אלחוטיות הן משהו שאנחנו כבר לובשים כל הזמן", אמר מולר. "זה מה שהופך את אוזן EEG לגישה כל כך משכנעת לציוד לביש. זה לא דורש שום דבר נוסף."
מחקר זה נתמך בחלקו על ידי תוכנית המחקר של אוניברסיטת פורד ופרס Bakar Spark.
