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IBM透過微米的指尖變化 偵測帕金森氏症

2019-01-26
作者: 環球生技月刊

(圖/環球生技月刊)

握力的強弱通常可以做為健康狀況的指標,例如像帕金森氏症這種相關的疾病。因此,IBM以指尖結構為藍本,開發一種指甲傳感器,透過握力使指甲彎曲和移動的關鍵指標,來監控人類健康。

我們身體的表皮系統大部分是由皮膚、指甲和頭髮組成,其主要目的是保護我們內部身體元件免受病原體、毒素、紫外線輻射、脫水和溫度變化的影響,表皮系統還為我們體內神經原體感系統提供感知受器。

目前使用皮膚傳感器測量疾病變化的方法,是透過運動,肌肉和神經細胞或汗腺活動的變化來收集訊息,這也可以反映一個人的情緒狀態強度差異。但對於年齡較大的患者,由於皮膚變薄、脆弱,使用這種皮膚的傳感器通常會導致感染問題。

因此指甲傳感器發揮其的潛力,由於我們整天使用雙手與物體互動,感受壓力、接觸物體表面紋理的觸覺感應。IBM團隊也意識到,或許能從一整天指甲彎曲的過程中獲得有趣的訊息,並利用人工智慧和機器學習來分析,已獲得有價值的數據。

人類指甲的一個功能是將指尖聚焦在被操縱的物體上。事實也證明,當我們進行抓握,甚至彎曲和伸展手指時,我們的指甲會以肉眼不可見的微米細小變化,進行變形、彎曲和移動。這種微米細小變化比50到100微米之間的人類頭髮、小於10微米的紅血球細胞還小,只能透過人工智慧感測器偵測到。

由於指甲非常堅韌,因此IBM決定將傳感器黏在指甲上,也減少附著在皮膚上的問題。IBM的測力實驗證明,可以從指甲中收取足夠訊號,以便在各種抓握類型中提供良好預測。 

IBM也從指甲變形中去除微妙的手指運動。以能夠區分典型的日常活動,包括轉動鑰匙,打開門把手或使用螺絲刀,這些活動都涉及指甲內旋和旋後,一個更微妙的活動是手指書寫,IBM也透過神經網絡訓練,檢測佩戴傳感器時手指進行書寫時的變化,以提升準確度。

目前開發的指甲傳感器,是為了捕捉帕金森氏患者的藥物治療狀況,其原型系統是連接指甲上的應變計和一台小型計算機,應對計對應變值進行採樣,收集加速器數據並傳輸到智慧手錶。此手錶為小型計算機會進行機器學習,以評估遲緩、震顫和運動障礙。

IBM找到指甲的新用途,通過傳感器,獲得健康狀況並啟用新類型的用戶介面,以指尖結構為藍本,也為IBM開創新產品的靈感,或許有朝一日可更一步了解四肢醫學。…本文由「環球生技月刊」授權刊登。

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