ノースウェスタン大学マコーミック工学部の研究者は、顔の動きから機械エネルギーを収集して電気エネルギーに変換できる小型センサーを備えた新しいタイプのスマートグラスを開発した。素早いまばたきや動脈の微妙な脈動でも、これらの高感度センサーを作動させるのに十分な機械的エネルギーが供給されます。
これらの自己給電型センサーをテストするために、研究者らはメガネを使用して、顎を食いしばる、歯を叩き合う、まばたきする、眉を上げるなどの動作を検出しました。このメガネは、会話や食事などの日常活動からこれらの特定の動きを区別できるだけでなく、歯を叩く動作の識別において 99% の精度、顎の食いしばりの識別において 96% の精度を達成しました。
この開発により、通常の眼鏡で、かさばるバッテリーや定期的な充電を必要とせずに、心臓血管の健康状態、歯ぎしり（無意識に歯を食いしばったり軋むこと）、疲労、食事行動、その他の日常活動をシームレスに監視できるようになる可能性があります。
UbiComp/ISWC 2026 カンファレンスで、研究者たちは GlassTENG として知られるこのイノベーションを発表しました。
わずかな静電気を有効活用できる
これらの新しいガラスの中心には、摩擦電気ナノ発電機 (TENG) として知られる 3 つの紙のように薄いデバイスがあります。名前は複雑に聞こえるかもしれませんが、根底にある原理は非常によく知られている、静電気です。
冬の乾燥した日に風船を髪にこすりつけた人、または猫を撫でた人は誰でも摩擦電気効果を経験したことがあります。 2 つの異なる材料が接触してから分離すると、電子が一方の材料からもう一方の材料に移動し、瞬間的な電荷が生成されます。
GlassTENG はこの基本原理を活用します。
各柔軟なセンサーは、顔の動きによって繰り返し押し付けられたり引き離されたりする複数の素材層で構成されています。たとえば、まばたきすると 1 つのセンサーが圧縮されます。歯を食いしばると別の歯が活性化されます。そして、動脈を流れる血液からのわずかな圧力でさえ、センサーを作動させるのに十分です。
3 つのセンサー、複数の信号
できるだけ多くの情報を取得するために、チームは眼鏡フレームの周囲の重要な位置に 3 つのセンサーを配置しました。 1 つは鼻梁、角動脈と目の周囲の筋肉の近くに配置され、脈拍、まばたきや眉毛の動きを検出します。もう 1 つはこめかみの近くにあり、浅側頭動脈と顎の動きを監視します。 3 つ目は耳の近くに配置され、咀嚼や歯の食いしばりなどの動作を検出します。
これら 3 つのセンサーを組み合わせることで、顔の動きを「感知」するためのさまざまな視点がメガネに提供されます。センサーはさまざまな力に敏感です。研究者がテストした最も軽い力である動脈拍動は、約 50 ～ 100 ミリボルトの電気信号を生成します。まばたきや眉毛の動きは約 200 ～ 500 ミリボルトの信号を生成しますが、歯を噛んだり食いしばったりするようなより力強い顎の動きは 1.5 ボルトもの高さの信号を生成することがあります。
GlassTENG を装着した状態で、20 人の参加者が、まばたきする、眉を上げる、歯を食いしばる、歯をトントンとたたく、食べる、話すという 6 つのアクティビティを実行しました。その後、研究チームは機械学習アルゴリズムを使用して電気信号のパターンを分析し、各参加者がどのような活動を行ったかを特定しました。
このシステムは、6 つのアクティビティ全体で 93.8% の精度を達成しました。
超低消費電力、大きな利点
GlassTENG の機能以外の大きな利点は、外部電源を必要としないことです。既存のウェアラブル デバイスの多くは継続的に電力を消費するため、エネルギー需要が増大し、より大型のバッテリーが必要となり、その結果、重量と体積が増加します。さらに、バッテリーを定期的に再充電する必要があるため、真に継続的な状態監視を行うには大きな障害となります。
GlassTENG の 3 つのセンサーの合計消費電力はわずか 4.1 マイクロワットです。これは、従来の多くのセンシング技術よりも数桁少ない値です。その後、デバイスは Bluetooth 経由でスマートフォンまたはタブレットにデータを直接送信します。
出典: VRAR プラネット
