Bocal interativo abre novas oportunidades para dados de saúde, tecnologia assistiva e interações mãos-livres | Notícias do MIT #ÚltimasNotícias

Quando você pensa em dispositivos viva-voz, você pode imaginar Alexa e outros assistentes domésticos ativados por voz, fones de ouvido Bluetooth ou pedir ao Siri para fazer uma ligação em seu carro. Você pode não imaginar usar a boca para se comunicar remotamente com outros dispositivos, como um computador ou um telefone.

Pensando fora da caixa, o Laboratório de Ciência da Computação e Inteligência Artificial do MIT (CSAIL) e os pesquisadores da Universidade de Aarhus desenvolveram agora o “MouthIO”, um aparelho dentário que pode ser fabricado com sensores e componentes de feedback para capturar interações e dados na boca. Este wearable interativo poderia eventualmente ajudar dentistas e outros médicos na coleta de dados de saúde e ajudar indivíduos com deficiência motora a interagir com um telefone, computador ou rastreador de condicionamento físico usando a boca.

Assemelhando-se a uma contenção eletrônica, o MouthIO é um aparelho transparente que se adapta às especificações da dentição superior ou inferior de um exame. Os pesquisadores criaram um plugin para o software de modelagem Blender para ajudar os usuários a adaptar o dispositivo para se adequar a um exame dentário, onde você pode imprimir seu projeto em 3D em resina dentária. Esta ferramenta de design auxiliado por computador permite que os usuários personalizem digitalmente um painel (chamado de caixa de PCB) na lateral para integrar componentes eletrônicos como baterias, sensores (incluindo detectores de temperatura e aceleração, bem como sensores de toque de língua) e atuadores (como motores de vibração e LEDs para feedback). Você também pode colocar pequenos componentes eletrônicos fora do invólucro da PCB em dentes individuais.

A boca ativa

“A boca é um lugar realmente interessante para um wearable interativo e pode abrir muitas oportunidades, mas permaneceu em grande parte inexplorado devido à sua complexidade”, diz o autor sênior Michael Wessely, ex-pós-doutorado do CSAIL e autor sênior de um artigo sobre MouthIO que é agora professor assistente na Universidade de Aarhus. “Esse ambiente compacto e úmido tem geometrias elaboradas, dificultando a construção de uma interface vestível para colocar dentro dele. Porém, com o MouthIO, desenvolvemos um novo tipo de dispositivo que é confortável, seguro e quase invisível para outras pessoas. Dentistas e outros médicos estão ansiosos pelo MouthIO por seu potencial de fornecer novos insights de saúde, rastreando coisas como ranger de dentes e potencialmente bactérias em sua saliva.”

A empolgação com o potencial do MouthIO no monitoramento da saúde decorre de experimentos iniciais. A equipe descobriu que seu dispositivo poderia rastrear o bruxismo (o hábito de ranger os dentes) incorporando um acelerômetro no aparelho para rastrear os movimentos da mandíbula. Quando conectado à dentição inferior, o MouthIO detectou quando os usuários rangem e mordem, com os dados mapeados para mostrar com que frequência os usuários fizeram cada uma delas.

O aparelho personalizável de Wessely e seus colegas poderá um dia ajudar usuários com deficiências motoras também. A equipe conectou pequenos touchpads ao MouthIO, ajudando a detectar quando a língua do usuário bate nos dentes. Essas interações poderiam ser enviadas via Bluetooth para percorrer uma página da Web, por exemplo, permitindo que a língua atuasse como uma “terceira mão” para abrir um novo caminho para a interação com as mãos livres.

“MouthIO é um ótimo exemplo de como a eletrônica em miniatura agora nos permite integrar a detecção em uma ampla gama de interações cotidianas”, diz a coautora do estudo Stefanie Mueller, professora associada de desenvolvimento de carreira da TIBCO nos departamentos de Engenharia Elétrica e Ciência da Computação e Mecânica do MIT. Engenheiro e líder do Grupo de Engenharia HCI da CSAIL “Estou especialmente entusiasmado com o potencial para ajudar a melhorar a acessibilidade e rastrear possíveis problemas de saúde entre os usuários”.

Moldando e fazendo MouthIO

Para obter um modelo 3D dos seus dentes, você pode primeiro criar uma impressão física e preenchê-la com gesso. Você pode então escanear seu molde com um aplicativo móvel como o Polycam e carregá-lo no Blender. Usando o plugin dos pesquisadores neste programa, você pode limpar seu exame dentário para delinear um design preciso de aparelho. Por fim, você imprime em 3D sua criação digital em resina dentária transparente, onde os componentes eletrônicos podem ser soldados. Os usuários podem criar um aparelho padrão que cubra os dentes ou optar por um design de “mordida aberta” dentro do plugin Blender. Estas últimas se ajustam mais como luvas de dedos abertos, expondo as pontas dos dentes, o que ajuda os usuários a evitar cecear e a falar naturalmente.

Este método “faça você mesmo” custa cerca de US$ 15 para ser produzido e leva duas horas para ser impresso em 3D. O MouthIO também pode ser fabricado com um scanner dentário de nível profissional mais caro, semelhante ao usado por dentistas e ortodontistas, que é mais rápido e menos trabalhoso.

Comparado ao seu equivalente fechado, que cobre totalmente os dentes, os pesquisadores veem o design de mordida aberta como uma opção mais confortável. A equipe preferiu usá-lo para experimentos de monitoramento de bebidas, onde fabricaram um aparelho capaz de alertar os usuários quando uma bebida estava muito quente. Esta iteração do MouthIO tinha um sensor de temperatura e um monitor embutido na caixa do PCB que vibrava quando uma bebida excedia 65 graus Celsius (ou 149 graus Fahrenheit). Isso pode ajudar as pessoas com dormência na boca a entender melhor o que estão consumindo.

Em um estudo com usuários, os participantes também preferiram a versão de mordida aberta do MouthIO. “Descobrimos que nosso dispositivo pode ser adequado para uso diário no futuro”, disse o principal autor do estudo e estudante de doutorado da Universidade de Aarhus, Yijing Jiang. “Como a língua pode tocar os dentes da frente em nosso design de mordida aberta, os usuários não têm ceceio. Isso fez com que os usuários se sentissem mais confortáveis ​​ao usar o dispositivo durante longos períodos com pausas, semelhante à forma como as pessoas usam contenções.”

As descobertas iniciais da equipe indicam que o MouthIO é uma interface econômica, acessível e personalizável, e a equipe está trabalhando em um estudo de longo prazo para avaliar melhor sua viabilidade. Eles procuram melhorar seu design, inclusive experimentando materiais mais flexíveis e colocando-o em outras partes da boca, como bochecha e palato. Entre essas ideias, os pesquisadores já prototiparam dois novos designs para o MouthIO: um aparelho unilateral para maior conforto ao usar o MouthIO, ao mesmo tempo que é totalmente invisível para outras pessoas, e outro totalmente capaz de carregamento e comunicação sem fio.

Os coautores de Jiang, Mueller e Wessely incluem a estudante de doutorado Julia Kleinau, o aluno de mestrado Till Max Eckroth e a professora associada Eve Hoggan, todos da Universidade de Aarhus. Seu trabalho foi apoiado por uma doação da Fundação Novo Nordisk e foi apresentado no Simpósio sobre Software e Tecnologia de Interface de Usuário da ACM.