Учёные из Китая представили революционное устройство, способное вернуть цифровую свободу людям с ограниченными возможностями. Команда исследователей из КНР разработала уникальную систему, которая позволяет людям с нарушениями моторики взаимодействовать с компьютерами и виртуальной реальностью, используя лишь движения глаз.
Главная особенность новинки – полное отсутствие внешних аккумуляторов: устройство заряжается буквально от моргания пользователя.
Проблема и решение
Создатели технологии уверены, что их разработка способна заменить современные системы отслеживания глаз, которые зачастую громоздки, требуют внешнего питания и вызывают утомление зрения. Новое решение описывается как лёгкое и удобное — по весу и ощущениям оно сопоставимо с обычными очками.
Это открывает огромные перспективы для пациентов с боковым амиотрофическим склерозом (БАС) — тяжёлым заболеванием, при котором человек теряет способность управлять конечностями и мелкой моторикой.
Носимая система фиксирует мельчайшие движения глазного яблока и с высокой точностью переводит их в контекстные команды. Пользователь может перемещать курсор по экрану, просто посмотрев в нужную сторону, пролистывать текст в виртуальной среде или даже управлять движением инвалидной коляски.
Физика взгляда: как это работает
В основе изобретения лежит принцип трибоэлектрического наногенератора (ТЭНГ). Это устройство преобразует механическое движение в электричество за счёт статического заряда — эффект, похожий на то, как воздушный шар прилипает к стене, если потереть его о волосы.
Система состоит из двух ключевых элементов:
- Контактная линза. Это тончайший слой прозрачного, безопасного для кожи пластика (полидиметилсилоксана или ПДМС), который надевается непосредственно на глаз. Его задача — тереться о веко при моргании, генерируя статический заряд.
- Специальные очки. Линзы очков покрыты прозрачными сенсорами — электродами из оксида индия-олова. Они расположены таким образом, чтобы «улавливать» электрические сигналы, исходящие от контактной линзы при движении глаза.
Очки подключены к компактному процессору, который фильтрует посторонние шумы, усиливает сигнал и переводит его в понятные команды: «повернуть налево», «курсор вверх» и так далее.
Автономность от природы
Механизм работы гениально прост. Каждый раз, когда пользователь моргает, веко трётся о линзу из ПДМС. Это трение заставляет поверхность линзы накапливать значительный отрицательный статический заряд.
После зарядки линза остаётся активной довольно долго — заряда хватает вплоть до 10 минут после одного моргания. Когда человек смотрит вверх, влево или вправо, накопленный заряд перемещается вместе с глазным яблоком.
Приближаясь к сенсорам на очках, заряженная линза толкает и притягивает электроны внутри датчиков – процесс, известный как электростатическая индукция. Это движение электронов создаёт крошечный импульс тока. Поскольку сенсоры на очках расположены в виде сетки, система безошибочно определяет, куда именно направлен взгляд, вычисляя, какой именно датчик «почувствовал» импульс.
Испытания и перспективы
Исследователи протестировали систему как на механических моделях глаз, так и на живом кролике. Эксперименты показали впечатляющие результаты: механические глаза успешно прокручивали текст и двигались в стороны, имитируя работу в VR.
«Мы были особенно удивлены тем, как хорошо фрикционный слой удерживал заряд в биологической среде – на глазу кролика, – отметил Юнь-Цзэ Лун из Университета Циндао, один из авторов исследования. – Также впечатляет способность системы сохранять высокую точность даже в условиях сильных электромагнитных помех».
Пожалуй, это первое подобное устройство, питаемое исключительно морганием. Особую ценность проекту придаёт выбор материалов и дизайн: устройство уже сейчас биосовместимо и малозаметно. Учёные надеются, что в ближайшем будущем технология найдёт применение не только в медицине, но и в экипировке астронавтов, а также в системах интеллектуального вождения.
