แว่นตาอัจฉริยะเหล่านี้ไม่จำเป็นต้องชาร์จ เพราะดึงพลังจากใบหน้าของคุณ

นักวิจัยจาก McCormick School of Engineering แห่งมหาวิทยาลัย Northwestern ได้พัฒนาแว่นตาอัจฉริยะรูปแบบใหม่ที่มีเซ็นเซอร์ขนาดเล็กซึ่งสามารถรวบรวมพลังงานกลจากการเคลื่อนไหวของใบหน้าและแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า แม้แต่การกระพริบตาสั้นๆ หรือการเต้นเป็นจังหวะเล็กๆ น้อยๆ ของหลอดเลือดแดง ก็ให้พลังงานกลเพียงพอที่จะเปิดใช้งานเซ็นเซอร์ที่มีความไวสูงเหล่านี้

เพื่อทดสอบเซ็นเซอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยตัวเองเหล่านี้ นักวิจัยได้ใช้แว่นตาเพื่อตรวจจับการกระทำต่างๆ เช่น การบีบกราม การกัดฟันเข้าด้วยกัน การกระพริบตา และการเลิกคิ้ว แว่นตาไม่เพียงสามารถแยกแยะการเคลื่อนไหวเฉพาะเหล่านี้จากกิจกรรมในชีวิตประจำวัน เช่น การพูดหรือการรับประทานอาหาร เท่านั้น แต่ยังได้รับอัตราความแม่นยำ 99% ในการระบุการแตะฟัน และอัตราความแม่นยำ 96% ในการระบุการกัดกราม

การพัฒนานี้มีศักยภาพในการทำให้แว่นสายตาธรรมดาสามารถตรวจสอบสุขภาพหัวใจและหลอดเลือด การนอนกัดฟัน (การกัดและบดฟันโดยไม่สมัครใจ) ความเหนื่อยล้า พฤติกรรมการกิน และกิจกรรมประจำวันอื่น ๆ ได้อย่างราบรื่น โดยไม่จำเป็นต้องใช้แบตเตอรี่ขนาดใหญ่หรือการชาร์จใหม่เป็นประจำ

ในการประชุม UbiComp/ISWC 2026 นักวิจัยได้นำเสนอนวัตกรรมนี้ที่เรียกว่า GlassTENG

ไฟฟ้าสถิตเพียงเล็กน้อยก็สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้มาก

หัวใจของแว่นตาใหม่เหล่านี้คืออุปกรณ์บางเฉียบสามชิ้นที่เรียกว่า triboelectric nanogenerators (TENGs) แม้ว่าชื่ออาจฟังดูซับซ้อน แต่หลักการพื้นฐานนั้นค่อนข้างคุ้นเคย นั่นคือ ไฟฟ้าสถิต

ใครก็ตามที่เอาลูกโป่งถูผมในวันที่อากาศแห้งในฤดูหนาวหรือลูบแมว จะประสบกับผลกระทบจากไทรโบอิเล็กทริก เมื่อวัสดุสองชนิดสัมผัสกันแล้วแยกออกจากกัน อิเล็กตรอนจะเลื่อนจากวัสดุหนึ่งไปยังอีกวัสดุหนึ่ง ทำให้เกิดประจุไฟฟ้าชั่วขณะ

GlassTENG ใช้ประโยชน์จากหลักการพื้นฐานนี้

เซ็นเซอร์ที่ยืดหยุ่นแต่ละตัวประกอบด้วยวัสดุหลายชั้นที่ถูกกดซ้ำๆ กันและดึงออกจากกันตามการเคลื่อนไหวของใบหน้า ตัวอย่างเช่น การกะพริบจะบีบอัดเซ็นเซอร์ตัวเดียว การกัดฟันจะกระตุ้นอีกคนหนึ่ง และแม้แต่แรงกดดันเล็กๆ น้อยๆ จากเลือดที่ไหลผ่านหลอดเลือดแดงก็เพียงพอที่จะกระตุ้นเซ็นเซอร์ได้

เซ็นเซอร์สามตัว สัญญาณหลายตัว

เพื่อเก็บข้อมูลให้ได้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ทีมงานได้วางเซนเซอร์ 3 ตัวไว้ที่ตำแหน่งสำคัญรอบๆ กรอบแว่นตา โดยวิธีหนึ่งจะอยู่ที่ดั้งจมูก ใกล้กับหลอดเลือดแดงเชิงมุมและกล้ามเนื้อรอบดวงตา เพื่อตรวจจับชีพจร การกะพริบตา และการเคลื่อนไหวของคิ้ว อีกแห่งตั้งอยู่ใกล้กับวัด ซึ่งทำหน้าที่ตรวจสอบหลอดเลือดแดงขมับผิวเผินและการเคลื่อนไหวของกราม หนึ่งในสามจะถูกวางไว้ใกล้หูเพื่อตรวจจับการกระทำต่างๆ เช่น การเคี้ยวและการกัดฟัน

เซ็นเซอร์ทั้งสามนี้ร่วมกันทำให้แว่นตามีมุมมองที่แตกต่างกันสำหรับ 'การตรวจจับ' การเคลื่อนไหวของใบหน้า เซ็นเซอร์มีความไวต่อแรงช่วงต่างๆ เช่น พัลส์หลอดเลือดซึ่งเป็นแรงที่เบาที่สุดที่นักวิจัยทดสอบ จะสร้างสัญญาณไฟฟ้าประมาณ 50 ถึง 100 มิลลิโวลต์ การกระพริบตาและการเคลื่อนไหวของคิ้วทำให้เกิดสัญญาณประมาณ 200 ถึง 500 มิลลิโวลต์ ในขณะที่การเคลื่อนไหวของกรามที่มีพลังมากขึ้น เช่น การเคี้ยวหรือกัดฟัน สามารถสร้างสัญญาณได้สูงถึง 1.5 โวลต์

ขณะสวม GlassTENG ผู้เข้าร่วม 20 คนได้ทำกิจกรรม 6 กิจกรรม ได้แก่ กระพริบตา ยกคิ้ว กัดฟัน แตะฟันกัน รับประทานอาหาร และพูด จากนั้นทีมวิจัยจึงใช้อัลกอริธึมการเรียนรู้ของเครื่องเพื่อวิเคราะห์รูปแบบในสัญญาณไฟฟ้าเพื่อพิจารณาว่าผู้เข้าร่วมแต่ละคนทำกิจกรรมใด

ระบบได้รับอัตราความแม่นยำ 93.8% ในกิจกรรมทั้งหกกิจกรรม

การใช้พลังงานต่ำเป็นพิเศษ ข้อได้เปรียบอย่างมาก

นอกเหนือจากฟังก์ชันการทำงานแล้ว ข้อดีที่สำคัญอีกประการหนึ่งของ GlassTENG ก็คือ ไม่ต้องใช้แหล่งพลังงานภายนอก อุปกรณ์สวมใส่ที่มีอยู่จำนวนมากใช้พลังงานอย่างต่อเนื่อง ทำให้เกิดความต้องการพลังงานที่สูงขึ้นจนต้องใช้แบตเตอรี่ขนาดใหญ่ขึ้น ซึ่งจะทำให้ทั้งน้ำหนักและเทอะทะเพิ่มขึ้น นอกจากนี้ ความจำเป็นในการชาร์จแบตเตอรี่เป็นประจำยังเป็นอุปสรรคสำคัญต่อการตรวจติดตามสุขภาพอย่างต่อเนื่องอย่างแท้จริง

เซ็นเซอร์ทั้งสามตัวใน GlassTENG ใช้พลังงานรวมกันเพียง 4.1 ไมโครวัตต์ ซึ่งมีขนาดน้อยกว่าเทคโนโลยีการตรวจจับทั่วไปหลายระดับ จากนั้นอุปกรณ์จะส่งข้อมูลโดยตรงไปยังสมาร์ทโฟนหรือแท็บเล็ตผ่านบลูทูธ

ที่มา: VRAR Planet