一种首创的自供能眼动追踪系统,通过眨眼从使用者自身的眼睑获取能量。
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中国青岛大学的研究人员开发了一种轻便的自供能眼动追踪系统,旨在帮助严重行动不便的人士。目前,眼动追踪技术已能让肌萎缩侧索硬化症(ALS)等患者仅凭视线在屏幕上"打"字或操控轮椅。然而,现有技术在物理负担上很高。当前的眼动仪通常过于笨重,不适合日常佩戴,依赖累赘的外部电源,且在光线不足的环境下无法使用。
为了克服这些挑战,该团队开发出了这款首创的自供能眼动追踪系统,它通过眨眼从使用者的眼睑获取能量,能以临床级精度追踪每一次注视。青岛大学的龙云泽教授在1月7日的新闻稿中表示:"该系统在黑暗中也能工作,不需要外部电源,并且像日常眼镜和隐形眼镜一样轻便舒适。"
眨眼操控
该设备依赖于摩擦纳米发电机,基于接触起电和静电感应两种原理工作。当眼睑在眼球表面滑动时,摩擦会产生微小的电荷,系统捕获这些电荷并将其转化为可用电力。这使得设备能够完全依靠"低频"机械能——即简单、有节奏的眨眼动作——运行,无需笨重的电池或墙插电源。
值得注意的是,这种能量收集过程具有双重目的:既为硬件供电,同时又充当高灵敏度传感器。该系统调校极为精细,能够检测到小至2度的眼球移动,达到99%的精度,堪比高端、高功耗的商业眼动仪。研究人员甚至在充满电磁干扰的"嘈杂"环境中测试了这项技术,它依然表现稳定。
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为确保材料可用于生物环境,研究人员在兔子眼睛上测试了摩擦层。结果显示,设备能在不产生刺激的情况下保持电荷。"摩擦层在兔子眼睛这种生物环境中保持电荷的能力令我们特别惊讶,"龙教授说。他补充道:"该系统在嘈杂的电磁环境中仍能保持高精度,也给我们留下了深刻印象。"
多样应用
有趣的是,这款眼动追踪设备的重量仅相当于一副日常眼镜。目前的眼动仪通常依赖红外摄像头,长时间使用可能导致眼睛疲劳,并且在光线关闭时会失效。由于青岛大学研发的系统依靠物理接触而非光线供能,预计在完全黑暗的环境下也能轻松工作。"我们的系统将眨眼这样简单的动作转化为能量和控制的来源,"龙教授说。"它被设计得轻便、舒适且实用——特别是对于那些依赖眼球运动与世界沟通或互动的人来说。这是一个技术如何赋予人们能力、让日常生活更便利的例子。"
虽然主要目标是帮助行动不便的人士,但这款无源眼动仪的意义远不止于此。在太空探索这种高风险环境中,它可以让宇航员无需动手即可操控复杂的控制面板。在汽车领域,它能使智能汽车无需侵入性、笨重的传感器即可监测驾驶员疲劳状况。甚至在娱乐行业,这项自供能技术也有望替代笨重的电池;虚拟现实头显因此可以变得更轻薄、更节能、更舒适,适合全天使用。
这项研究于1月7日发表在《细胞报告·物理科学》期刊上。
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