Northwestern bouwt bril waarvan de sensoren hun signaal opwekken uit gezichtsbewegingen

Een slimme bril of smartwatch die je gezondheid bijhoudt, heeft één groot nadeel: de batterij. Die maakt het apparaat zwaarder en moet steeds worden opgeladen. Onderzoekers van Northwestern University in Evanston, vlak bij Chicago, werken aan een oplossing. Ze bouwden een prototype van een bril met sensoren die hun signaal opwekken uit de bewegingen van je gezicht. Het prototype heet GlassTENG. Het onderzoek werd geleid door Nivedita Arora, docent elektrotechniek en informatica aan Northwestern en specialist in elektronica die zichzelf van energie voorziet.

De bril herkent stevig knipperen, wenkbrauwen optrekken, de kaken op elkaar klemmen, met de tanden tikken, eten en praten. Daarnaast meet hij de polsslag. Op 15 oktober 2026 presenteren de onderzoekers hun werk in Shanghai op UbiComp/ISWC 2026, een belangrijk internationaal congres over draagbare technologie.

Statische elektriciteit uit elke beweging

De sensoren heten triboëlektrische nanogeneratoren, kortweg TENG's. Het principe ken je van een ballon die je langs je haar wrijft. Twee verschillende materialen raken elkaar, gaan weer uit elkaar en wisselen daarbij elektronen uit. Zo ontstaat een kleine elektrische spanning.

Elke sensor in de bril is een flinterdun pakketje van twee materialen: een soepel siliconenrubber en een kunststof die lijkt op teflon. Op allebei zit een heel dun laagje zilver. Bij een beweging drukken de lagen even op elkaar en veren ze weer terug. Dat levert een klein spanningspiekje op. Volgens Arora zorgt de beweging die je meet zo zelf voor de energie om haar te meten: een knipperend oog voedt de sensor die het knipperen opmerkt.

Hoe sterker de beweging, hoe groter de spanning. Een polsslag geeft vijf tot tien honderdste volt. Knipperen en wenkbrauwen optrekken geven een paar tienden van een volt. Stevig kauwen of klemmen levert tot anderhalve volt op. Zo heeft elke beweging een eigen, herkenbaar patroon.

Drie plekken op het montuur

De drie sensoren zitten op plekken waar veel te voelen is. De eerste zit bij het neuskussentje, bij een slagader langs de zijkant van de neus. Die vangt knipperen en wenkbrauwbewegingen op. De tweede zit bij de slaap, op een extra armpje aan het montuur, boven de slagader die je daar zelf kunt voelen kloppen. Die registreert vooral kaakbewegingen. De derde zit in de poot van de bril, vlak boven het oor, op de slaapspier. Dat is een van de spieren waarmee je kauwt. Alle drie de sensoren vangen daarnaast de polsslag op.

Wat de tests laten zien

Twintig proefpersonen droegen de bril en voerden zes handelingen uit. Bij het knipperen deden ze dat bewust stevig. Daarna moest een machinelearningmodel zeggen wat iemand deed. Zo'n model is een rekenmethode die patronen leert herkennen uit voorbeelden. Het werd steeds getest op een persoon die het nog niet eerder had gezien. Het model herkende 93,8 procent van de handelingen goed. Knipperen en met de tanden tikken werden in 99 procent van de gevallen herkend, kaakklemmen in 96 procent.

De hartslagmeting bleek ook nauwkeurig. Bij tien deelnemers die vijf minuten rustig zaten, vergeleken de onderzoekers de bril met een borstband die de hartslag nauwkeurig meet. Gemiddeld zat de bril er minder dan twee slagen per minuut naast.

Praten was het lastigst. Dat werd in 55 procent van de gevallen goed herkend en vaak aangezien voor eten. Bij allebei beweegt de kaak namelijk op een vergelijkbare manier. De onderzoekers willen dit verbeteren door beter te kijken naar hoe een beweging zich in de tijd ontwikkelt, en door de bril op grote schaal te testen in het dagelijks leven, buiten het lab.

Bijna geen stroom nodig

De sensoren zelf hebben geen stroom nodig om beweging om te zetten in een signaal. Een kleine elektronische schakeling maakt dat signaal leesbaar. Die verbruikt voor de drie sensoren samen 4,1 microwatt: ongeveer vier miljoenste watt. Gangbare manieren om hartslag of spieren te meten, zoals het lampje met lichtsensor in veel smartwatches, gebruiken volgens de onderzoekers honderden tot tienduizenden keren zoveel. Ze rekenen het voor met een slimme bril op een kleine batterij. Een gewone optische hartslagsensor zou daar anderhalf tot bijna tien uur batterijduur kosten. Hun drie sensoren samen kosten minder dan een halve minuut.

Voor het uitlezen en verwerken van de signalen gebruikt het prototype nog gewone elektronica met een stroombron. In het onderzoek werden de metingen op een geheugenkaartje opgeslagen en daarna geanalyseerd. Volgens Northwestern kan de bril de gegevens ook via Bluetooth naar een telefoon of tablet sturen.

Wat komt hierna

De volgende stap is een bril die helemaal zonder batterij werkt. Daarvoor willen de onderzoekers de sensoren koppelen aan een extra zuinige chip en de benodigde energie oogsten, bijvoorbeeld uit licht of uit de sensoren zelf. Arora wil de berekeningen ook op de bril zelf laten doen. Dan kan de bril je meteen een seintje geven, bijvoorbeeld om je kaak te ontspannen als je die onbewust aanspant. Mede-onderzoeker Nabil Alshurafa, die ook aan de medische faculteit van Northwestern werkt, ziet een bril die onbewust gedrag herkent, zoals kaakklemmen of tussendoor eten, en je helpt om daar bewust mee om te gaan.

Op termijn hopen de onderzoekers dat zo'n bril kan helpen bij het volgen van de gezondheid van hart en bloedvaten, tandenknarsen en kaakklemmen (bruxisme), vermoeidheid en eetgedrag. Omdat de bril de polsslag op drie plekken tegelijk meet, zien ze ook een mogelijke weg naar bloeddrukmeting zonder band om de arm. Die toepassingen zijn het doel van vervolgonderzoek. De bril in het onderzoek was nog een testversie met losse elektronica; een compactere versie wordt de volgende stap. Ook het extra armpje bij de slaap willen ze weglaten, zodat de bril eruitziet als een gewone bril.

Wat betekent dit voor de weg naar de singulariteit?

AI wordt pas echt persoonlijk als het weet hoe het met je gaat, op het moment zelf. Daarvoor zijn sensoren nodig die je de hele dag draagt zonder erover na te denken. GlassTENG laat zien dat het meten zelf bijna geen energie hoeft te kosten, en dat een lerend model uit die eenvoudige signalen veel kan halen. Als ook het rekenwerk en de verbinding zuinig genoeg worden, kan een gewone bril een stille gezondheidsassistent worden die nooit aan de lader hoeft. Volgens Arora draagt ongeveer de helft van de mensen al een bril, dus zo'n stap kan heel veel mensen bereiken. Dit onderzoek legt daar een belangrijk fundament voor.