青岛大学最新研究登上Cell头条：自供电眼动追踪系统，利用眨眼的能量帮助瘫痪者操控轮椅

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

近日，青岛大学和香港科技大学的一项研究，登上了Cell Press头条。

该研究以：Self-powered eye-tracking system by harvesting the energy of blinking 为题，于 2026 年 1 月 7 日发表在 Cell 子刊Cell Repoers Physical Science。青岛大学龙云泽教授、香港科技大学范智勇教授为论文共同通讯作者。

该研究研究基于摩擦纳米发电机（TENG）原理，提出了一种自供电眼动追踪系统——ET-TENG，通过捕获眨眼时眼睑与眼球摩擦产生的能量，并将其应用于眼动检测，该系统有望彻底改变渐冻症等严重行动障碍人士的辅助技术。

该系统突破了传统眼动追踪技术依赖外部电源、无法在黑暗中工作的瓶颈，其高灵敏度、简易结构和强抗干扰能力为推动人机交互领域应用提供了技术支撑。

随着对眼睛的深入研究，人们发现可以通过眼球运动来表达想法。患有肌肉萎缩症（例如渐冻症）的人可以通过移动眼球来控制轮椅和使用电脑。同样，增强现实（AR）眼镜的用户也可以通过眼球运动来控制显示内容和翻页。

目前，红外线和图像采集方法可用于眼球追踪。这些方法常常存在体积大、重量沉等问题，导致长时间佩戴时佩戴者感到疲劳。暴露于红外线辐射还有可能损害眼睛。此外，这些方法需要外部电源，这导致了它们体积增大、重量增加。而且，这些设备在光线昏暗的环境下也无法使用。

由于电池容量有限，在长时间内保持稳定的电力供应和高效运行变得颇具挑战性。与此同时，基于摩擦电和压电效应的传感器能够有效地检测眼球转动的方向，但在精确识别转动角度方面仍存在局限性。因此，迫切需要一种轻便、稳定且易于使用的自供电眼动追踪系统。

作为一种新型的能量收集技术，摩擦纳米发电机（Triboelectric Nanogenerator，TENG）能够有效地收集各种低频能量源。近期，研究人员提出了基于纳米发电机的自供电眼球追踪传感器，其利用预充电界面与人眼皮肤之间的静电相互作用来产生交互信号，为可穿戴设备的供电提供了一种新方法。但该系统仍依赖于由电晕充电装置提供的持续电源来保持稳定运行，这也为后续改进指明了方向。

在这项最新研究中，研究团队提出了一种单电极模式的自供电眼动追踪摩擦纳米发电机（ET-TENG）系统。该系统收集由眨眼时眼睑和眼球之间的摩擦产生的能量，并将其应用于眼动检测，它能够检测眼球的最小偏转角度为 2°，准确率达到 99%。

ET-TENG 克服了传统基于图像识别的眼动追踪传感器在黑暗中无法工作的缺点。在摩擦层（FL）附着在眼球表面后，产生的电势在 600 秒后保持在 -0.62 kV。为了避免影响佩戴者的正常生活，ET-TENG 所使用的材料具有高生物相容性和高透光率，其重量与普通眼镜无异。为了防止人和环境噪声对传感器的影响，研究团队分别在硬件端和软件端引入了滤波电路和滤波程序，使其即使在复杂的电磁环境中也能确保高精度，不出任何问题。

研究团队表示，这项研究的主要目标是帮助行动不便人士，但这种自供电的眼动追踪器还有很多应用潜力，例如，在太空探索这种高风险的环境中，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，它使智能汽车能够监测驾驶员疲劳，而无需使用笨重且侵入性强的传感器。此外，娱乐行业也能从这种自供电技术中受益，无需笨重的电池，虚拟现实（VR）头戴设备也可以得益于该技术而变得更轻薄、更节能、更舒适，甚至实现全天佩戴。

总的来说，该研究研究基于摩擦纳米发电机（TENG）原理，提出了一种自供电眼动追踪系统——ET-TENG，通过捕获眨眼时眼睑与眼球摩擦产生的能量，并将其应用于眼动检测。该系统在捕捉眼球运动方向的同时，可检测到最小 2° 的眼球偏转角，准确率高达 99%。该设计突破了传统眼动追踪技术依赖外部电源、无法在黑暗中工作的瓶颈，其高灵敏度、简易结构和强抗干扰能力为推动人机交互领域应用提供了技术支撑。

论文链接：

https://www.cell.com/cell-reports-physical-science/fulltext/S2666-3864(25)00625-3