Från teamet som uppfann fysiologisk avkännande pyjamas vid University of Massachusetts Amherst, nu kommer en ny, lätt ögonmask som diskret kan fånga puls, ögonrörelser och sömnsignaler, till exempel, när den bärs i en vardaglig miljö.

Seniorförfattare skriver denna vecka i tidskriften Materia är materialkemist och Wearable Electronics Lab-direktör Trisha L. Andrew, med datavetaren Deepak Ganesan och andra. De påpekar att "att kunna spåra puls och ögonrörelser i en enda bärbar enhet kommer att möjliggöra en mängd sömn och psykosociala studier, förutom att förbättra noggrannheten och användbarheten av headset för spel och virtuell verklighet." Första författare S. Zohreh Homayounfar, kommer att presentera resultaten den här veckan vid online höstmötet i American Chemical Society.

Att registrera hälso- och beteendesignaler i eller nära ansiktet är utmanande, konstaterar Andrew, "eftersom de flesta människor är riktigt känsliga och reaktiva mot föremål som placeras på deras ansikte eller huvud." Ganesan tillägger att "tills nu, att integrera många olika avkänningselement i ett plagg verkade betungande, speciellt när det gäller små ögonmasker."

De säger att de är lätta, skräddarsydd ögonmask med namnet "Chesma, " är försedd med två typer av tygelektroder som enkelt kan sys på en mängd olika färdiga plagg och miniatyriseras ytterligare, om så önskas. Denna förmåga tillåter dem att integrera elektroder i en lätt skummask för inspelning av elektrookulografi och hjärtsignaler. Deras design placerar automatiskt elektroderna i ansiktet utan behov av anpassad passning.

Som förklaras i en video skapad av Ph.D. student och första författare, S. Zohreh Homayounfar, masken innehåller fem silver (Ag) trådbaserade hydrogelelektroder - kallade tAgTrodes - som behövs för att översätta jonbaserade biologiska signaler till en elektrisk ström, bland andra mål. Forskarna utnyttjade en ångfasavsättningsprocess för att skapa elektroderna, inklusive vad de kallar en första i sitt slag återanvändbar och tvättbar hydrogelkomponent som skiljer tAgTrode från andra motsvarigheter.

Här, Andrew säger att hon är stolt över att notera att "en del av arbetet som gick till att genomföra deponeringsprocessen utfördes av Emerson T. Alexander, en exceptionell student från Springfield Technical Community College, " som deltog i en betald praktik i hennes labb och finansierad av L'Oréal U.S. For Women in Science-programmet.

Masken innehåller också en tygtryckssensor (PressION) placerad över en artär för att övervaka pulsen som en proxy för hjärtfunktion, med det hela kopplat till två mikrokontroller med vattenavvisande silvertrådar som kopplingar. En annan författare, Ph.D. elev Ali Kiaghadi, förklarar att "elektrod- och sensordata måste kommuniceras när de har förvärvats. Vår design överför rådata till molnet för bearbetning och datavisualisering, så att vi kan minska mängden instrumentering som vi behöver inkludera i själva masken."

Teamet testade den nya ögonmasken på försökspersoner medan de tuggade, talande, och under olika huvud- och ögonrörelser. De använde också samma enhet i mer än ett år och efter 15 tvättar hittade de ingen försämring av prestanda. Homayounfar noterar att tAgTrode "övervinner alla nackdelar med kommersiella våta elektroder som estetiska problem, obehag och tvättstabilitet, samtidigt som höga och konstanta signal-brus-förhållanden bibehålls under upprepade, långsiktiga tillämpningar."

Andrew förväntar sig att Chesmas "unika bimodalitet" - kombinationen av elektrodnätverk med trycksensorn - kommer att möjliggöra många nya banbrytande studier som inte är möjliga förrän nu, för att undersöka sömnkvalitet, sömnstörningar, mental hälsa, neurodegenerativa sjukdomar och schizofreni, till exempel.