Стоматология Dental Tribune
№01 2020

По мнению дизайнеров из британского проекта Project Stealth Tech, наш рот – не только кладезь уникальных биометрических данных, но также изначально защищенное пространство. Корреспондент Dental Tribune International побеседовал с Полом Мендиета (Paul Mendieta), одним из четырех выпускников лондонского Королевского колледжа искусств (Royal College of Art), разработавших носимое устройство для установки на небные складки. Пол Мендиета утверждает, что прототип устройства позволяет пройти аутентификацию во рту, а другие способы его применения находятся в стадии разработки.

– Пол, спасибо, что Вы согласились с нами поговорить. Не могли бы Вы рассказать о проекте Project Stealth и об используемых Вами технологиях?
– Проект вырос из нашего интереса к оральным интерфейсам. Больше всего нас восхищали потенциал рта как независимого информационного канала, разнообразие значимых биологических показателей и закрытость. Мы провели серию экспериментов с движениями рта, цифровым моделированием тактильных ощущений и ношением устройства. Основываясь на полученных нами данных, мы создали носимое устройство для рта Stealth – защищенный интерфейс многофакторной аутентификации.

– Из чего сделано носимое устройство, насколько легко и удобно его надевать, носить и снимать?
– Первая пробная версия прототипа устройства была изготовлена из поливинилсилоксана (PVS), быстро-твердеющего слепочного материала на основе силикона. Мы выбрали этот материал из-за эффекта памяти формы и достаточной способности обеспечить герметизацию электроники. Повторяя форму небных складок, устройство создает вакуумный эффект и присасывается, не требуя дополнительной фиксации. Устройство надевают и снимают как ретейнер, разница лишь в том, что наше устройство автоматически подстраивается под форму неба. Когда мы тестировали носимое устройство на людях, они были поражены, насколько комфортно оно прилегает к небу.
На следующем этапе нам предстоит выбрать наиболее подходящий материал. Сейчас мы выбираем между PVS, термопластичными нейлоном и акрилом. Окончательный выбор будет зависеть от того, как долго устройство сможет оставаться во рту.
Для реализации сценария многофакторной аутентификации устройство Stealth нужно поместить в 
полость рта утром того дня, когда планируется взаимодействие с требующими аутентификации сервисами – банками, корпоративными информационными системами или медицинскими учреждениями. Пользователь получает доступ, взаимодействуя с устройством. В иных случаях, носимое устройство можно просто носить во рту или хранить в контейнере, это остается на усмотрение пользователя. Придя домой, устройство можно вынуть и поставить заряжаться на ночь.

– Каковы важнейшие физические параметры Stealth с учетом сложности установки в полости рта?
– Для эффективного присасывания и профилактики асфиксии и застревания в горле необходима подгонка размера устройства. Сейчас мы работаем над миниатюризацией компонентов, чтобы иметь возможность делать более легкие устройства меньшего размера.
Полость рта очень чувствительна, поэтому важно сделать ношение устройства комфортным, чтобы у людей возникло желание им воспользоваться. Мы поняли, что носимое устройство должно быть подогнано с учетом индивидуальных особенностей рта, а также должно быть гибким, в отличие от ретейнера, поскольку люди не хотят носить конструкции с металлическими фиксаторами.
Понимание того, как язык может ощутить обратную связь, очень важно при разработке интерфейса. Эффективный и приятный к телу интерфейс должен быть создан с учетом всех особенностей тактильного восприятия и положения датчиков распознавания жестов.
Другим параметром была размерная стабильность использовавшихся для создания прототипов материалов. Например, материалы на основе силикона сохраняют стабильность на протяжении 7 дней, а нейлоновые термопластики вроде Valplast способны сохранять форму целый год.
Гигиена – еще один важный фактор. Стоматологи утверждают, что материал должен как можно плотнее прилегать к поверхности неба, чтобы не допустить размножения бактерий. Безусловно, необходимо создать систему естественной очистки устройства.

«Благодаря способности к вводу и выводу данных язык представляет собой идеальное невербальное средство обмена информацией»

– Что вы можете рассказать об оральной биометрии и возможности ее применения для аутентификации?
– Полость рта – кладезь биометрических показателей. Исследования показали, что особенности слизистой языка, зубов, складок неба и даже слюны могут быть использованы в качестве биометрических данных для идентификации личности. Мы обратили внимание на складки неба из-за их стабильности и возможности установки на них носимого устройства. Человеческое небо уникально, так же как и отпечатки пальцев. Ругоскопия неба используется для идентификации личности преимущественно судебно-медицинскими экспертами. Устройств для прямого сканирования и верификации биометрических параметров неба не существует. Мы предложили новый способ применения носимого устройства для получения и хранения биометрических данных пользователя. Однако мы понимаем, что разработка датчиков и построение моделей займет много времени.
Мы установили, что помимо физических биометрических параметров в целях идентификации можно использовать поведенческие параметры, например положение языка, изменения температуры, pH и т.д.

– Язык пользователя управляет интерфейсом носимого устройства и выполняет функцию источника данных. Насколько надежен и уникален человеческий язык?
– Наш язык способен распознавать вкусы, температуру, текстуру и прочее. Мы выбрали распознавание вкусов, поскольку в первых прототипах устройства мы предусмотрели возможность передачи такой информации, как пароль для доступа к телефону. Наши эксперименты, а также исследования доктора Нимеша Ранасингхе (Nimesha Ranasinghe), показали, что даже с учетом разного восприятия воспроизведенных методом цифрового моделирования вкусов разными людьми устройство можно откалибровать в расчете на распознавание вкусов. Другими особенностями языка являются обучаемость, чрезвычайная гибкость и способность выполнять давящие и скользящие движения. Благодаря способности к вводу и выводу данных язык представляет собой идеальное невербальное средство обмена информацией. Кроме того, это единственный изначально защищенный канал ввода-вывода.

– Можно ли использовать эти технологии для поддержания здоровья полости рта?
– На текущий момент мы не ставим себе задачу разработать технологию для поддержания здоровья полости рта. Мы стараемся по максимуму использовать особенности рта для создания устройства, способного применять биометрические параметры для аутентификации и идентификации личности. Другое приложение будет использовать биомаркеры слюны для мониторинга показателей здоровья, таких как гидратация, стресс и воспаление.
Тем не менее мы изучили другие возможности применения нашей технологии, в большей степени относящиеся к здоровью полости рта: лечение дисфагии, в том числе путем использования речевой и языковой терапии для обучения глотанию и восстановления тонуса мышц языка, или лечение храпа с помощью миофункциональной терапии. Пероральная доставка препаратов – это еще один вариант применения нашей технологии, так как носимое устройство во рту может обеспечивать местное пролонгированное высвобождение лекарственного препарата при лечении заболеваний полости рта.

– Какие отзывы вы получили от стоматологов и врачей других специальностей?
– В процессе создания устройства мы встречались с несколькими стоматологами. Сейчас мы постоянно общаемся со стоматологом-консультантом, который помогает нам выбрать материал для следующего прототипа. Стоматологи отлично знакомы с разными типами ретейнеров и электронных устройств для установки во рту. С их помощью мы выделили две основные проблемы, которые необходимо решить в процессе разработки нашей технологии: гигиена и фиксация. Гигиена зависит прежде всего от материала. Например, уже готовые прототипы, изготовленные из PVS или другого материала на основе силикона, можно легко почистить 70% спиртом. Теперь мы будем пробовать сделать устройство из акрила или нейлонового термопластика (Valplast), которые нужно чистить по-другому. По мнению нашего консультанта, проблема гигиены может быть легко решена, поскольку тестируемые нами материалы уже применяют для изготовления съемных протезов, ретейнеров и слепков зубов. Что касается фиксации устройства на складках неба, мы стараемся извлечь максимум из вакуумного эффекта, который создает силикон, используемый нами в текущий момент. Наши эксперименты показали, что возникающая благодаря вакуумному эффекту сила достаточно надежно удерживает устройство на месте. Тем не менее мы также хотим попробовать улучшить фиксацию за счет использования винтов Бертони.

– Проект Project Stealth работает в рамках другого проекта по использованию слюны в качестве биомаркера спортивной результативности. Как Вы можете это прокомментировать?
– Профилактика эффективна ровно настолько, насколько мы способны понимать человеческое тело. В современном мире накопление данных в режиме реального времени и непрерывный анализ данных позволили совершить прорыв в исследовании общих вопросов спорта высших достижений, в том числе подвижности тела, психического состояния и физиологического статуса. Мы используем запатентованную технологию для разработки орального носимого устройства, которое позволит спортсменам отслеживать их физиологические показатели. Применение предложенной нами технологии в комбинации с биохимическими сенсорами имеет больший потенциал по сравнению с трудоемкими диагностическими методами вроде анализа крови благодаря использованию комфортного устройства для мониторинга биомаркеров слюны в реальном времени и передачи данных на любую цифровую платформу.
Наша миссия в том, чтобы дать возможность биосенсорным технологиям оказать положительное влияние на индустрию спорта высших достижений, обеспечив тренерам, спортивным врачам и спортсменам доступ к данным, позволяющим лучше понять физиологические изменения в организме. Это позволит им улучшить программу тренировок и точнее определить объем медицинских вмешательств.
Расходы на содержание травмированных игроков английской Премьер-лиги составляют около 300 млн фунтов стерлингов (333 млн евро) ежегодно, еще дороже обходятся игроки Национальной футбольной лиги (США) и Национальной баскетбольной ассоциации. Экономические последствия выражаются не только в расходах, но и в снижении результативности команды. Исследования показали, что в некоторых видах спорта можно избежать 42% травм. Снижение числа таких травм не просто выгодно – оно может полностью изменить правила игры.

«Носимые устройства для установки во рту появились сравнительно недавно и пока мало изучены»

– Как далеко Вы продвинулись в разработке носимого устройства для полости рта, и насколько проекту Project Stealth удалось повлиять на исследования в этой области?
– Носимые устройства для установки во рту появились сравнительно недавно и пока мало изучены. При разработке продукта для установки внутри человеческого тела необходимо учесть множество факторов, что часто пугает ученых, инвесторов и предприятия. Поэтому наша миссия состоит в создании платформы, позволяющей заново изучить полость рта и способной стать основой для новых исследований. Например, в течение последних пяти лет было предпринято множество попыток заменить анализ крови анализом слюны. К сожалению, нет никаких проектов по внедрению этих знаний в продукт, который мог бы принести пользу обществу. Таким образом, компания Project Stealth Tech готова взять на себя риски, на которые никто другой не решился, и сконцентрироваться прежде всего на создании комфортного, неинтрузивного и безопасного устройства для установки во рту. Кроме того, мы хотим получить нечто такое, чем люди захотят воспользоваться, нечто одновременно функциональное, волнующее и привносящее в жизнь радость.
Поскольку Project Stealth – это компания по производству оборудования, мы сконцентрировались на подборе наиболее подходящего для изготовления устройства материала. Миниатюризация устройства в скором времени позволит привести его в соответствие с нашими требованиями. Мы установили партнерские связи со школой дизайна Дайсона (Dyson School of Design Engineering), чтобы создать индивидуальный биосовместимый аккумулятор и некоторые другие продукты, о которых мы, к сожалению, пока не можем рассказать.