近年來，隨著通信和網(wǎng)絡技術的快速發(fā)展，智能眼鏡、智能手表等可穿戴電子設備在醫(yī)療保健系統(tǒng)得到了廣泛應用，不僅可以從人體中獲取健康信息，而且可以診斷、跟蹤患者的病情或提供針對性的治療方案。
然而，目前大多數(shù)可穿戴電子設備僅限于與運動有關的參數(shù)或簡單的心率檢測，無法監(jiān)測人體電生理信號等關鍵參數(shù)，而這些關鍵參數(shù)往往是指示用戶健康狀況的關鍵因素。
亮點
近期，韓國高麗大學的Suk-Won Hwang副教授開發(fā)了一款新型多功能電子眼鏡（E-glasses），這款眼鏡采用3D打印鏡框，并在鏡腿處植入了柔性電極和傳感器，不僅可通過無線傳輸來連續(xù)地監(jiān)測佩戴者的腦電圖和眼電圖等生理信號，還可以通過眼球的轉動來控制視頻游戲以及實時監(jiān)測佩戴者的運動狀態(tài)。這項技術有望在智能眼鏡領域或為殘疾人設計的輔助技術中得到廣泛應用！
圖1顯示了3D打印智能電子眼鏡示意圖，該眼鏡配有多個電子組件，可監(jiān)測腦電圖（EEG）、眼電圖（EOG）、紫外線（UV）輻射和人體運動等多種參數(shù)。
研究人員以聚乳酸（PLA）為原料，通過熔融沉積成型法（FDM）實現(xiàn)眼鏡的生產(chǎn)；使用高導電性的碳納米管/聚二甲基硅氧烷（CNTs/PDMS）復合材料與電子眼鏡集成以進行無線傳輸，并通過配有的傳感器來連續(xù)記錄信號。
此外，透明電致變色（EC）離子凝膠使眼鏡暴露于紫外線（UV）時鏡片變暗，沒有足夠的光強度時返回透明狀態(tài)，并通過安裝的傳感器證明了該眼鏡在醫(yī)療保健、環(huán)境監(jiān)測及人機界面等應用的多功能性。
智能電子眼鏡的多功能性
圖2a顯示了該智能電子眼鏡顏色的可調(diào)節(jié)性，研究人員在鏡腿上安裝了紫外光傳感器，當陽光足夠強時，傳感器觸發(fā)鏡片內(nèi)的防紫外線凝膠，使電子眼鏡變成太陽鏡，當陽光減弱時又會恢復透明狀態(tài)。
此外，研究人員還在鏡腿上安裝了加速計作為運動檢測器，能夠跟蹤佩戴者的姿勢和步態(tài)，可在佩戴者即將跌倒時發(fā)出相應信號。表明這款眼鏡可用于虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)或?qū)夏耆说慕】当O(jiān)測，一旦發(fā)生跌撞事故會自動發(fā)出警報。
智能電子眼鏡對腦電波的監(jiān)測
隨后，研究人員演示了該智能電子眼鏡作為電生理監(jiān)測器的功能。如圖3所示，與商用Ag/AgCl電極相比，研究人員制作的智能電子眼鏡成功地記錄了佩戴者的α節(jié)律，從而實現(xiàn)對佩戴者健康狀況的監(jiān)測。
圖3c顯示了E-glasses主動發(fā)送命令的功能，當佩戴者直視14 Hz的右閃爍箭頭時，E-glasses可實時檢測到相同頻率的腦電波信息，監(jiān)測到的腦電波又作為輸入信號在圖3e的反饋控制系統(tǒng)中指出了正確方向。
智能電子眼鏡在人機界面的應用
研究人員制作的智能電子眼鏡的一個重要特性是能夠獲取眼睛產(chǎn)生的電信號。如圖4所示，研究人員創(chuàng)建了一個圖形用戶界面（GUI），該界面使用E-glasses實時記錄的EOG信號作為輸入源來操縱游戲“俄羅斯方塊”。
結果顯示，佩戴者可以根據(jù)眼球運動的方向和角度輕松地將拼圖塊移動1步或2步，并可以針對視頻游戲的各種輸入命令進行實時分類。表明該眼鏡在人機界面領域具有極為廣闊的應用性。
在本篇文章中，研究人員介紹了一種多功能可穿戴系統(tǒng)的技術平臺，并成功地制作了一款新型的多功能智能電子眼鏡，該眼鏡成功集成了多個傳感器，具有多功能性和靈活性，它不僅可以監(jiān)測用戶的健康狀況以及通過眼球控制游戲，并且可以根據(jù)佩戴者的需求將其轉換成太陽鏡。我們相信這項技術將為數(shù)字醫(yī)療、虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實、可穿戴設備和人機交互等領域提供一種新穎的技術見解。
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