ヘルスケアと拡張現実のためのスマートリングを開発している研究者

May 12, 2023

2023 年 6 月 1 日

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キャサリン・デフィオーレ著、ペンシルベニア州立大学

ペンシルベニア州立電気工学・コンピュータサイエンス学部の研究者チームは、スマートセンシングリング「OmniRing」を使って、ヘルスケアと仮想現実、拡張現実、複合現実を含む拡張現実を実現することを目指している。

このリングは、指の位置、速度、回転を捕捉できる慣性測定ユニット (IMU) センサーと、赤外線を利用して血液循環の体積変化を測定する光電脈波記録法 (PPG) センサーの両方を使用します。 IMU センサーは指の動きの検出と追跡に使用され、PPG センサーは心拍数、血糖値、酸素飽和度などの健康指標の収集と分析に使用されます。

「センサーデータは、着用者のストレスや気分を捉え、瞑想やリラクゼーション活動を推奨するための豊富な情報を提供します」とワームリーファミリーのコンピューターサイエンス工学部の初期キャリア助教授マハンス・ゴウダ氏は述べています。 「私たちは現在、センシング、機械学習、エッジ IoT の交差点でより深いアプリケーションを探索し、便利な小さなサイズのリングで実現できる機能を拡張しています。」

研究チームの論文「One Ring to Rule Them All: An Open Source Smartring Platform for Finger Motion Analytics and Healthcare Applications」は、最近モノのインターネット設計において「エッジ モノのインターネット人工知能」カテゴリーで最優秀論文賞を受賞しました。そして実施会議。

この論文では、スマートウォッチとは異なり、OmniRing にはディスプレイがないため、より長いバッテリー寿命をサポートできることが詳しく説明されています。 これにより、睡眠中や水泳中も含めた常時装着が可能となり、より深く、より親密なセンシング情報をリングに取り込むことが可能となります。

「私たちの希望は、このテクノロジーを現実にすることです」と、博士課程の学生でオムニリングのハードウェア責任者である Taiting Lu 氏は語った。 「このリングには将来人々を助ける多くの可能性があるため、私たちはそれを研究室に限定するのではなく、現実の世界にも持ち込みたいと考えています。」

この目的を達成するために、研究チームはオープンソース設計のスマートリングを開発した最初のチームとなりました。これは、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアに関するすべての詳細を完全に公開したことを意味します。 これにより、研究コミュニティは、このテクノロジーの潜在的に興味深い使用例を見つけて開発できるようになります。

Lu 氏は、このプロジェクトはチームワークの成果であり、メンバー全員がテクノロジーを実現する上で重要な役割を果たしていると強調しました。 研究チームには、Gowda氏とLu氏に加え、博士号取得候補者のHao Zhou氏、Yilin Liu氏、Shijia Zhang氏、Runze Liu氏が含まれている。

「私たちは将来、OmniRing が重要な役割を果たすことを想定しています。個人は手の動きを利用して、接続されたデバイスと簡単に対話できるようになります」と、博士課程の学生で OmniRing 機械学習リーダーの Hao Zhou 氏は述べています。 「個人の健康データと感情データを選択的にリアルタイムで中継できるため、周囲のデバイスが情報を解釈して適切に対応できるようになります。別の言い方をすれば、私たちの目標は、OmniRing がその名にふさわしいものとなるように努めることです。」

研究者らによると、このリングはヘルスケアとXRに加えて、他のセンサーと統合することで手話の認識と翻訳も可能になる可能性があるという。

これを行うために、ゴウダの研究室は、ワシントン DC のギャローデット大学手話教育プログラム修士課程のディレクターであり、ろう者コミュニティのメンバーであるケネス・デハーンと積極的に協力しています。

ルー氏は、彼の研究チームとデハーン氏がそのような技術で対処できる課題を調査したと説明した。 デハーン氏は、よくある状況の 1 つをチームに強調しました。「多くの場合、コーヒーショップなどの公共の場では、顧客が注文を書き留めている間、バリスタや店員が手伝うのにせっかちで、顧客とそのショッピング体験を貶めていることがよくあります。これは、だからこそ、私たちはこのテクノロジーを使って競争条件を平等にしたいのです。」

2023 年の春、Lu 氏と彼のチームは、Invent Penn State NSF I-Corps Short Course プログラムに参加しました。このプログラムは、研究者が潜在的な顧客とつながり、インタビューして、自社のテクノロジーにどのような反復を行うべきか、また最適なプレゼンテーションと方法を学ぶのに役立ちます。市場に参入する前にテクノロジーについて話し合ってください。

「短期コースの最大の利点は、顧客のニーズや困難を見つける方法を教えてくれたことです」とルー氏は語った。 「私たちの製品が最高であり、これらすべての問題を解決できると考えることもできますが、実際には、最初に行う必要があるのは、パートナーや顧客、コミュニティからの意見に耳を傾けることであり、その後、どの製品を選択するかについて適切な決定を下すことができます」私たちのテクノロジーを応用することが最も理にかなっています。」

OmniRing チームは、PNC Bank Idea TestLab が提供する Happy Valley LaunchBox にも参加しました。これは、アイデアを持つ人が潜在的な顧客とつながり、問題と潜在的な解決策をより適切に定義できるように支援する 4 週間のプログラムです。 ルー氏と彼のチームは、心臓発作をワイヤレスで検出し、介護者に警告できるデバイスを開発しているペンシルベニア州立の別の新興企業、アラート・ハートと協力する機会もあったと述べた。

「他の研究者にもこの短期コースをぜひ勧めたいです」とルー氏は語った。 「製品と研究の資金とプロトタイプがあれば、それは良い出発点になるでしょう。それはあなたに多くの経験を与え、研究室からの技術を現実の生活にもたらす方法を学ぶことができます。」

現在、オムニリングはテストされており、3Dの手と指の動きを検出できると研究者らは述べた。 チームの次のステップは、ASL に特有の手と指の動きを認識するように指輪をプログラムし、心拍数や酸素飽和度のモニタリングなどのヘルスケア機能を実装することです。

研究チームは現在、研究と商品化のための協力の機会を模索しており、追加の顧客インタビューを通じて市場を絞り込むために、この夏にはNSF I-Corps National Teamsプログラムに参加したいと考えている。

この研究は、モノのインターネットの設計と実装に関する第 8 回 ACM/IEEE 会議議事録の一部として公開されています。

詳しくは： Hao Zhou 他、One Ring to Rule Them All: An Open Source Smartring Platform for Finger Motion Analytics and Healthcare Applications、Proceedings of the 8th ACM/IEEE Con​​ference on Internet of Things Design and Implementation (2023)。 DOI: 10.1145/3576842.3582382