OpenEarable 2.0؛ ایرباد متن‌باز KIT با بیش از ۳۰ شاخص سلامت

به گفته hackster

OpenEarable 2.0 یک پلتفرم متن باز (open source) برای ایربادهاست که با انبوهی از حسگرها، بیش از 30 شاخص مرتبط با سلامت را پایش می‌کند. نزدیکی ایربادها به بدن و استفاده روزمره از آن‌ها، این رده را به گزینه‌ای مناسب برای پایش پیوسته و بی‌اصطکاک سلامت بدل کرده است. در عین حال، الزام به ابعاد بسیار کوچک، چالش‌های مهندسی فشرده‌ای ایجاد می‌کند که معمولاً هزینه و تخصص بالایی می‌طلبد و عرضه‌ی نمونه‌های توانا را محدود می‌سازد. OpenEarable 2.0 آمده تا این سدها را پایین بیاورد.

OpenEarable 2.0 چیست؟

OpenEarable 2.0 نسخه‌ی ارتقایافته‌ی یک پلتفرم ایرباد متن باز از پژوهشگران Karlsruhe Institute of Technology در آلمان است. هدف این پلتفرم، ساده‌سازی ساخت و آزمایش ایربادهایی است که بتوانند سیگنال‌های فیزیولوژیک را از ناحیه‌ی گوش اندازه‌گیری کنند. تیم پژوهشی پیش‌تر OpenEarable را معرفی کرده بود؛ اکنون در نسخه 2.0 سخت‌افزار غنی‌تری اضافه شده تا دامنه‌ی شاخص‌های قابل ردیابی به بیش از 30 مورد برسد — از علائم حیاتی پایه تا حرکات ظریف مجرای گوش.

معماری و سخت‌افزار

معماری این سیستم

طراحی ظاهری OpenEarable 2.0 شبیه یک جفت ایرباد Bluetooth استاندارد است، اما زیر پوسته، سخت‌افزار پُر و پیمانی قرار دارد. مجموعه حسگرهای یکپارچه شامل موارد زیر است:

• دو میکروفون سازگار با اولتراسوند (ultrasound-capable microphones): یکی رو به داخل و یکی رو به خارج برای ثبت سیگنال‌های آکوستیکی داخل مجرای گوش و محیط.
• شتاب‌سنج 3-محوره (3-axis accelerometer) که نقش میکروفون هدایت استخوانی (bone-conduction microphone) را نیز ایفا می‌کند.
• واحد اندازه‌گیری اینرسی 9-محوره (inertial measurement unit, IMU) برای ثبت حرکات سر و وضعیت کلی.
• پالس اکسیمتر (pulse oximeter) برای سنجش SpO₂ و ضربان قلب.
• حسگر دمای نوری (optical temperature sensor) برای تخمین دمای بدن.
• حسگر فشار مجرای گوش (ear canal pressure sensor) برای ثبت تغییرات ظریف فشار مرتبط با حرکات و حالات چهره.

مدیریت این آرایه‌ی حسگری توسط یک میکروکنترلر امبدد انجام می‌شود و منبع تغذیه‌ی آن یک باتری شارژی است که با همه‌ی حسگرها در حالت فعال، تا 5 ساعت دوام دارد. این توازن بین تراکم حسگر، زمان کاربری، و فرم‌فکتور کوچک، نشان‌دهنده‌ی انتخاب‌های مهندسی دقیق در معماری سیستم است.

طراحی باز و دسترس‌پذیر

از ابتدا، فلسفه‌ی OpenEarable 2.0 «باز، قابل‌گسترش و مقرون‌به‌صرفه» بوده است. همه چیز—from طراحی برد مدار چاپی تا مدل‌های قاب قابل‌چاپ سه‌بعدی (3D-printable case)—به‌صورت متن باز منتشر شده و با ابزارهای طراحی آزاد قابل بازتولید است. تیم سازنده در هر جا که ممکن بوده از قطعات آماده‌ی بازار (off‑the‑shelf) استفاده کرده تا هزینه و پیچیدگی ساخت پایین بماند و نیاز به تجهیزات تولید تخصصی از میان برداشته شود. این رویکرد باعث می‌شود پژوهشگران، دانشجویان و توسعه‌دهندگان مستقل بتوانند با کمترین مانع، نمونه بسازند، آزمایش کنند و ایده‌های نو را سریع روی سخت‌افزار واقعی بیازمایند.

قابلیت‌ها و سناریوهای کاربردی

تنوع حسگرها، دست پلتفرم را برای کاربردهای متعدد باز می‌گذارد:

• پایش سلامت: سنجش ضربان قلب، سطح اکسیژن خون، دمای بدن و ثبت حرکات بسیار ظریف مجرای گوش که می‌تواند با جویدن، صحبت کردن یا حتی برخی حالات چهره هم‌بستگی داشته باشد.
• ردیابی فعالیت: تشخیص حرکات سر و بازشناسی الگوهای حرکت کل بدن با ترکیب داده‌های شتاب‌سنج و IMU.
• تعامل انسان و رایانه (human-computer interaction, HCI): بهره‌گیری از سیگنال‌های چندحسگره برای تعریف الگوهای تعامل جدید مبتنی بر حرکت سر، حالات صورت یا الگوهای آکوستیکی داخل گوش.
• احراز هویت زیستی (biometric authentication): استفاده از ویژگی‌های فیزیولوژیک یا رفتاری منحصربه‌فرد برای تشخیص کاربر.
• پایش حالت‌های شناختی یا عاطفی: امکان‌سنجی تخمین برخی حالت‌های ذهنی/عاطفی از هم‌نهشتی چند حسگر — زمینه‌ای پژوهشی برای کاربردهای رفاهی و بازخورد لحظه‌ای.

ترکیب «حسگری سطح‌بالا + دسترس‌پذیری متن باز»، OpenEarable 2.0 را به پایه‌ای انعطاف‌پذیر برای کاوش آینده‌ی رایانش پوشیدنی بدل می‌کند. هر کسی که کنجکاوی و اندکی تجربه‌ی الکترونیک داشته باشد، می‌تواند وارد این بازی شود و در تعیین اینکه «ایریبل‌ها (earables) در گام بعد چه توان‌هایی خواهند داشت» سهم بگیرد.

سخت افزار سیستم