精準(zhǔn)度達(dá)99%的自供能眼動(dòng)追蹤儀問世，可助癱瘓患者操控輪椅

一種首創(chuàng)的自供能眼動(dòng)追蹤系統(tǒng)，通過眨眼從使用者自身的眼瞼獲取能量。

中國青島大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種輕便的自供能眼動(dòng)追蹤系統(tǒng)，旨在幫助嚴(yán)重行動(dòng)不便的人士。目前，眼動(dòng)追蹤技術(shù)已能讓肌萎縮側(cè)索硬化癥（ALS）等患者僅憑視線在屏幕上"打"字或操控輪椅。然而，現(xiàn)有技術(shù)在物理負(fù)擔(dān)上很高。當(dāng)前的眼動(dòng)儀通常過于笨重，不適合日常佩戴，依賴?yán)圪樀耐獠侩娫矗以诠饩€不足的環(huán)境下無法使用。

為了克服這些挑戰(zhàn)，該團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了這款首創(chuàng)的自供能眼動(dòng)追蹤系統(tǒng)，它通過眨眼從使用者的眼瞼獲取能量，能以臨床級精度追蹤每一次注視。青島大學(xué)的龍?jiān)茲山淌谠?月7日的新聞稿中表示："該系統(tǒng)在黑暗中也能工作，不需要外部電源，并且像日常眼鏡和隱形眼鏡一樣輕便舒適。"

眨眼操控

該設(shè)備依賴于摩擦納米發(fā)電機(jī)，基于接觸起電和靜電感應(yīng)兩種原理工作。當(dāng)眼瞼在眼球表面滑動(dòng)時(shí)，摩擦?xí)a(chǎn)生微小的電荷，系統(tǒng)捕獲這些電荷并將其轉(zhuǎn)化為可用電力。這使得設(shè)備能夠完全依靠"低頻"機(jī)械能——即簡單、有節(jié)奏的眨眼動(dòng)作——運(yùn)行，無需笨重的電池或墻插電源。

值得注意的是，這種能量收集過程具有雙重目的：既為硬件供電，同時(shí)又充當(dāng)高靈敏度傳感器。該系統(tǒng)調(diào)校極為精細(xì)，能夠檢測到小至2度的眼球移動(dòng)，達(dá)到99%的精度，堪比高端、高功耗的商業(yè)眼動(dòng)儀。研究人員甚至在充滿電磁干擾的"嘈雜"環(huán)境中測試了這項(xiàng)技術(shù)，它依然表現(xiàn)穩(wěn)定。

為確保材料可用于生物環(huán)境，研究人員在兔子眼睛上測試了摩擦層。結(jié)果顯示，設(shè)備能在不產(chǎn)生刺激的情況下保持電荷。"摩擦層在兔子眼睛這種生物環(huán)境中保持電荷的能力令我們特別驚訝，"龍教授說。他補(bǔ)充道："該系統(tǒng)在嘈雜的電磁環(huán)境中仍能保持高精度，也給我們留下了深刻印象。"

多樣應(yīng)用

有趣的是，這款眼動(dòng)追蹤設(shè)備的重量僅相當(dāng)于一副日常眼鏡。目前的眼動(dòng)儀通常依賴紅外攝像頭，長時(shí)間使用可能導(dǎo)致眼睛疲勞，并且在光線關(guān)閉時(shí)會失效。由于青島大學(xué)研發(fā)的系統(tǒng)依靠物理接觸而非光線供能，預(yù)計(jì)在完全黑暗的環(huán)境下也能輕松工作。"我們的系統(tǒng)將眨眼這樣簡單的動(dòng)作轉(zhuǎn)化為能量和控制的來源，"龍教授說。"它被設(shè)計(jì)得輕便、舒適且實(shí)用——特別是對于那些依賴眼球運(yùn)動(dòng)與世界溝通或互動(dòng)的人來說。這是一個(gè)技術(shù)如何賦予人們能力、讓日常生活更便利的例子。"

雖然主要目標(biāo)是幫助行動(dòng)不便的人士，但這款無源眼動(dòng)儀的意義遠(yuǎn)不止于此。在太空探索這種高風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境中，它可以讓宇航員無需動(dòng)手即可操控復(fù)雜的控制面板。在汽車領(lǐng)域，它能使智能汽車無需侵入性、笨重的傳感器即可監(jiān)測駕駛員疲勞狀況。甚至在娛樂行業(yè)，這項(xiàng)自供能技術(shù)也有望替代笨重的電池；虛擬現(xiàn)實(shí)頭顯因此可以變得更輕薄、更節(jié)能、更舒適，適合全天使用。

這項(xiàng)研究于1月7日發(fā)表在《細(xì)胞報(bào)告·物理科學(xué)》期刊上。