Сонливость на работе может быть не только неприятной, но и опасной, особенно для водителей и операторов тяжёлой техники. Согласно статистике, сонливость за рулём приводит к сотням смертельных случаев на дорогах США каждый год, а Национальный совет по безопасности назвал сонливость критической опасностью в строительстве и горнодобывающей промышленности.
Чтобы решить эту проблему, инженеры Калифорнийского университета в Беркли разработали прототип наушников, способных определять признаки сонливости в мозге. Эти наушники-вкладыши обнаруживают мозговые волны подобно электроэнцефалограмме (ЭЭГ), тесту, который врачи используют для измерения электрической активности мозга. Однако, в отличие от традиционных ЭЭГ, которые требуют ряда электродов, прикреплённых к голове, наушники-вкладыши делают это с помощью встроенных электродов, контактирующих с ушным каналом.
Старший автор исследования Рикки Мюллер, доцент кафедры электротехники и компьютерных наук Калифорнийского университета в Беркли, был вдохновлён идеей создания такого устройства после покупки AirPods от Apple в 2017 году.
«Мы считаем, что у этой технологии много потенциальных применений, и что классификация сонливости является хорошим показателем того, что технологию можно использовать для классификации сна и даже диагностики расстройств сна», — отметил Мюллер.
Разработка наушников-вкладышей с электродами ЭЭГ была сопряжена с рядом сложностей, таких как обеспечение хорошего контакта с кожей ушного канала и универсальность размера. Команда Мюллера хотела создать модель, которая была бы универсальной для пользователя и простой в производстве. В результате они разработали наушник в трёх размерах с несколькими электродами в консольной конструкции, которая оказывает мягкое внешнее давление на ушной канал и использует гибкую электронику для обеспечения удобной посадки.
В новом исследовании учёные улучшили конструкцию наушников и включили машинное обучение, чтобы продемонстрировать, как наушники могут использоваться в реальном приложении. Они попросили девять добровольцев надеть наушники, выполняя ряд рутинных задач в тёмной комнате. Время от времени добровольцев просили оценить уровень их сонливости, и измерялось время их реакции.
Результаты показали, что наушники могут классифицировать начало сонливости с тем же уровнем точности, что и гораздо более сложные, громоздкие системы. Кроме того, наушники сохраняли свою точность при категоризации сонливости у новых пользователей, что является характеристикой устройств, которые могут работать «из коробки».
Мюллер продолжает совершенствовать конструкцию и изучать другие потенциальные применения устройства, которое также может регистрировать сигналы помимо ЭЭГ, такие как сердцебиение, движения глаз и сжатие челюстей. «Беспроводные наушники — это то, что мы уже носим постоянно. Именно это делает Ear EEG таким убедительным подходом к носимым устройствам. Для этого не требуется ничего дополнительного», — подчеркнул Мюллер.
Исследование было частично поддержано исследовательской программой Университета Форда и премией Бакара Спарка.