可追踪眼球活动和心脏数据的智能眼罩_用于VR和游戏

一款舒适、可精准监测睡眠的新型智能眼罩，或许要来了！

近日，来自美国马萨诸塞大学阿默斯特分校的研究人员，通过将团队首创的可清洗水凝胶电极与脉冲传感器集成起来，研发了一款可追踪眼球活动和心脏数据的智能眼罩——Chesma。研究团队由伊朗科学家、印度裔美国科学家和美籍华人科学家组成，他们将这款眼罩命名为 Chesma，这个词有 “眼镜” 或 “眼睛” 的意思。

研究人员表示，这款智能眼罩可用于人的生理和心理研究，而且可以在不影响佩戴舒适度的同时，提供精确的测量结果，相关成果已经发表在 Cell Press 旗下的材料学期刊 Matter 上。

对此，论文通讯作者、马萨诸塞大学阿默斯特分校化学系副教授特丽莎 · 安德鲁（Trisha Andrew）表示，这款智能眼罩可以在使用者观看图像的过程中，追踪他们的眼球活动，借此了解他们正在看什么，看了多久，以及接下来是否想看其他内容。

设计智能可穿戴设备的一个挑战是开发既准确又舒适的产品。当前，追踪眼球活动的技术依赖于眼电图（EOG），这是一项 50 多年前设计的测量眼睛电势变化的技术。但眼电图技术并不会让人很舒服，因为使用者必须把那些粘性电极粘在他们的脸上，人们往往并不太喜欢这样。安德鲁认为，他们的团队可以解决这一问题，研发出一款不仅可以让人乐意佩戴，也可以提供精准临床数据的眼罩。

为了实现这一目标，安德鲁和她的同事通过在纤维织物上催生聚合物，研发了一种新型水凝胶电极。水凝胶聚合物可以进入纤维之间的缝隙中，并覆盖纤维织物的拓扑结构，形成一种肉眼与触觉均无法感知的机械稳定涂层。之后，研究人员将水凝胶电极与一个脉冲传感器结合，成功制造出一款智能眼罩。这款眼罩可以追踪眼球活动，并从位于眉骨处的动脉处收集心脏数据。

除了性能与目前使用的胶粘剂临床电极相当，Chesma 使用的水凝胶电极也非常耐用。这种水凝胶可以抵抗因化妆品、污染物和皮肤垃圾长期堆积而造成的电极损坏，而且还可以反复清洗 15 次。

研究人员发现，在连续使用 6 小时后，Chesma 的信号在没有补充水凝胶的情况下并未发生任何衰减，这就说明这款智能眼罩可以长时间佩戴。而且，水凝胶可以很好地保持水分，需要将近 40 个小时才能完全变干，即使真的变干了，在上面滴几滴水，静置大约 30 秒，它也会再次变得像凝胶一样。

这款眼罩的临床用途之一可能是监测睡眠。安德鲁表示，人在不同的睡眠阶段，最重要的区别之一就是眼睛的活动，可以基于此将人的一些睡眠阶段关联起来，以了解其是否存在睡眠障碍问题，以及是否存在潜在的心率问题。

接下来，研究人员希望可以进一步延长这款智能眼罩的使用时间，这样使用者就可以每 3 个晚上充电一次，而不是如今的每 8 个小时充一次，一旦放电周期延长后，就可以促进那些使用者在清醒时佩戴的潜在应用。

除了在健康监控方面的潜在应用，研究人员还希望可以将 Chesma 应用于其他领域，比如在广告性能分析方面，它可以帮助研究人员了解该广告是否吸引使用者的眼球，同时有望用于虚拟现实（VR）和游戏中。