智能电子眼镜可监控健康，可进行脑机接口视觉刺激，控制视频游戏

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健身追踪器手镯和手表可提供有用的信息，例如步数和心率，但它们通常无法提供有关佩戴者健康状况的更详细数据。现在，在ACS Applied Materials＆Interfaces中进行报告的研究人员已经开发了一款智能电子眼镜(e-glasses)，该眼镜不仅可以监视人的脑波和身体运动，还可以用作太阳镜，并允许用户通过眼球运动来控制视频游戏。

测量来自大脑（脑电图；EEG）或眼睛（眼电图；EOG）的电信号的设备可以帮助诊断诸如癫痫和睡眠障碍的状况，以及人机界面中的控制计算机。但是要获得这些测量值，需要皮肤与传感器之间保持稳定的物理接触，而这对于刚性设备而言是困难的。

研究人员Suk-Won Hwang及其同事希望将柔软的导电电极集成到电子玻璃中，从而可以无线监控EEG和EOG信号，紫外线(UV)强度以及人体运动或姿势，同时还可以用作人机界面。

电子眼镜的组件和设计

研究人员用3D打印机制作眼镜框架，然后在耳朵(EEG传感器)和眼睛(EOG传感器)附近添加柔性电极。他们还在眼镜侧面添加了一个用于运动/紫外线感应的无线电路，在镜片内部还添加了一个可调节颜色的紫外线感应凝胶。

利用3D打印的智能电子眼镜实时感知多个参数(大脑、眼睛、运动和辐射信号)的示意图。电子眼镜的各个传感器/设备，如用于EEG和EOG的CNT/PDMS电极、加速计、UV传感器和可调色眼镜，以及包含无线模块的集成电路。

上图(b)为带有详细材料信息的透明EC凝胶的图示。(c) 描述电子眼镜的各种功能，例如通过安装的加速度计和紫外线传感器监控运动/姿势和紫外线辐射。(d)基于EP信号的人机界面，用于使用电子眼镜玩游戏。

智能电子眼镜的多功能

脑电图记录了大脑的alpha节律，可以用来监测健康状况。最后，EOG监视器允许佩戴者通过调整眼睛的方向和角度，在一款流行的视频游戏中轻松移动砖块。研究人员表示，电子眼镜可以用于数字医疗或虚拟现实应用。最后，研究人员表示，当传感器探测到一定强度的紫外线时，镜片就会改变颜色，变成太阳镜。运动探测器允许研究人员跟踪穿戴者的姿势和步态，以及检测他们何时摔倒。

智能电子眼镜的脑机接口用途

电子眼镜的脑电波特性与分析

上图为电子眼镜的脑电波特性与分析

(a)图表示的是在闭眼(60 - 120 s)和睁眼(0 - 60 s)静息状态下，比较复合电极(左，CM-280, 5%)与商用组件(右，Ag/AgCl)记录的脑电图信号。

(b)与(a)相似条件下的脑电活动光谱图(左，cm - 2805%;Ag / AgCl)。

上图为由稳态视觉诱发电位(SSVEP)调节的脑机接口(BCI)图示。通过电子眼镜测量对14 Hz光刺激30秒的响应SSVEP，如图(d)所示。(e)图中展示了具有不同频率的可视化命令符号作为SSVEP实验的图形用户界面，指示红色箭头表示命令向正确的方向注视。

智能电子眼镜的眼镜电位记录

眼睛电位的记录和人机接口的证明

上图为眼睛电位的记录和人机接口的证明。其中图(a)左右眼跳运动产生的视野角度图(视角范围:62°)。(b、c)由电子眼镜(红色，cm - 2805%)和商用电极(黑色，Ag/AgCl)记录的眼动体征。从(b)左、(c)右方向的眼跳运动中测量电眼电位。(d) 通过眼角扫视活动(两个方向分别为10、20、30和40°)检查的角度相关EOG的频谱图。(e)通过比较制备的干电极(cm - 2805%)和标准的Ag/AgCl湿电极(红色，cm - 2805%)确定的不同角度的眼电位评估;黑色,Ag / AgCl)。

上图左是用于基于EOG的人机交互的GUI，作为控制和/或移动块/件的输入命令。上图右展示了利用眼球运动进行俄罗斯方块游戏实时操作的实际演示(，凝视0°；中，凝视20°；右，凝视40°)。

智能电子眼镜的太阳镜用途

智能电子眼镜的多种应用

上图中(a)为智能电子眼镜的太阳光感应眼镜的光学图像和处理图，(b)使用集成在智能电子眼镜中的紫外线传感器测量全天的日照量(黑色)，以及相关的使玻璃镜片颜色变为深蓝色的预设电压(蓝色)。(c)眼镜在外部紫外线(@365 nm，红色区域)和荧光(白色区域)光源下透射率变化的实验结果。(d)通过安装在电子眼镜上的三轴加速度计描述运动检测系统(黑色，X轴;红色,Y轴;蓝色是Z轴)(e)加速度计位置从初始位置(0,0,0)移动到指定位置(2,1,2)(黑色，X轴;红色,Y轴;蓝色,Z轴;和紫色,总和)。(f)使用带有内置加速度计的电子眼镜测量各种静态和动态身体运动。

参考资料

3D Printed, Customizable, and Multifunctional Smart Electronic Eyeglasses for Wearable Healthcare Systems and Human−Machine Interfaces

https://www.sciencedaily.com/releases/2020/05/200527105057.htm