Глаза завтрашнего дня: интеллектуальные контактные линзы открывают путь для взаимодействия людей

Взаимодействие человека с помощью глаз с использованием интеллектуальных контактных линз.б) показывает фотографию объектива.Кредит: Природная связь (2024).Doi: 10.1038/s41467-024-47851-y

Умные контактные линзы, которые могут отслеживать различные факторы здоровья и могут использоваться для взаимодействия человека с имин (HMI), являются относительно новой технологией.Они полагаются на отслеживание движений глаз, используя такие методы, как зрачковое отражение роговицы и электрокулография (EOG).

Хотя эти методы продемонстрировали некоторый успех, им не хватает точности и подвержены помехам.Кроме того, было показано, что EOG, который использует кожные электроды для сбора данных, представляет риск для кожи.

Новое исследование, опубликованное в Nature Communications, направлено на преодоление проблем, связанных с традиционными методами отслеживания глаз.

Один из соавторов исследования, профессор Фэй Сюй из Колледжа инженерных и прикладных наук в Университете Нанкин, рассказал Tech Xplore о работе.Говоря о том, что вдохновило его на разработку интеллектуальных контактных линз, он рассказал о том, как научная фантастика может вызвать воображение ученых и творчество.

“Миссия: невыполнима 4 предложила интеллектуальные контактные линзы с функцией распознавания лиц. Если небольшие контактные линзы могут достичь беспроблемной комбинации виртуальных и реальных миров, это будет конечная форма технологии AR. Технология взаимодействия человека с компьютером, основанная наОтслеживание глаз - один из самых важных компонентов », - сказал он.

Взаимодействие людей и машин является следующим шагом или проблемой в технологическом мире, и HMI лежит в основе этого.HMI - это исследование того, как взаимодействуют люди и машины и как сделать это общение более плавным и более эффективным.

Он может повлиять на несколько доменов, включая игры, здравоохранение, AR и робототехники.Отслеживание глаз с использованием интеллектуальных контактных линз-один из способов, с помощью которого мы можем облегчить HMI.

Это может помочь отслеживать различные параметры здоровья, облегчить общение с роботами и дать более захватывающий опыт AR.Однако, как упоминалось ранее, существующие методы отслеживания глаз имеют проблемы, которые требовали, чтобы ученые приняли новый подход.

Исследователи предлагают подход по кодированию частоты для преодоления этих проблем.

Частота

Метод кодирования частоты, используемый исследователями для интеллектуальных контактных линз, включает в себя кодирование информации о движениях глаз в радиочастотную или радиочастотные сигналы.

РЧ -сигналы генерируются РЧ -тегами, которые были встроены в контактные линзы.РЧ -теги, которые также известны как RFID -чипы, также используются в таких вещах, как кредитные карты.Они полностью беспроводные и не требуют работы с батареей для работы, что делает их идеальными для приложений для отслеживания глаз с использованием контактных линз.

Каждый тег излучает уникальный частотный сигнал, соответствующий различным движениям или положениям глаз.По мере движения глаз относительные положения RF -метки изменяются, что изменяет частоту испускаемого сигнала.

Обнаружая и анализируя эти изменения частоты, система (или машина) может определять направление и степень движений глаз в режиме реального времени.

Эта стратегия кодирования частоты позволяет определять точное и точное отслеживание движений глаз без необходимости в обычных кремниевых чипах или батареях, что делает интеллектуальные контактные линзы более компактными, легкими и биосовместимыми.

Кроме того, это очень безопасно.

Профессор Сюй объяснил: «Внедрение этой технологии устраняет возможность утечки радужной оболочки и другой биометрической информации.Требуется использовать информацию о отслеживании глаз ».

Исследователи использовали четыре радиочастотные метки и включили их в силиконовый эластомер.Силикон - это то, из чего производятся обычные контактные линзы, что делает эти интеллектуальные контактные линзы биосовместимыми.Эта установка была протестирована, чтобы минимизировать токсичность в роговице, что может привести к воспалению роговицы.

Полезным считывающим считывающим считыванием был держался портативный считывающий считывание для записи и проанализировать сигналы из радиочастотных тегов (он служит машиной HMI).

Исследователи продемонстрировали, что их интеллектуальные контактные линзы могут обнаружить направления взгляда и точки взгляда в реальном времени, которые можно использовать для управления роботом и взаимодействия с программным обеспечением.

Кроме того, они показали, что линзы очень стабильны и их можно носить в течение 12 часов в различных условиях окружающей среды.Они также показали, что линзы могут обнаружить закрытие глаз.

Одним из ключевых аспектов этих интеллектуальных контактных линз является их высокая угловая точность, которая обеспечивает распознавание команд глаз для более широких приложений HMI.

“Наши контактные линзы отслеживания глаз очень точны, с точностью угла движения глаз менее 0,5 градусов, даже меньше, чем угол просмотра, обеспечиваемый фовеа. Фовеа-самая плотная область конусов в сетчатке, обеспечивая высокую формулировку.визуализация и где сосредоточено внимание », - сказал профессор Сюй.

Они также показали, как команды Eye могут контролировать игры, такие как прожесобываемая змея, и могут использоваться для просмотра веб -страниц.Более того, они провели эксперименты in vivo у кроликов, чтобы проверить функцию и безопасность линз.

Умные контактные линзы очень похожи на коммерчески доступные контактные линзы и, как было доказано, увлажнены, безопасны и биосовместимы с глазом.

«In situ, отслеживание глаз может быть достигнуто с помощью контактных линз, которые являются небольшими и легкими, нелегкими для обнаружения, совместимы с модой и не влияют на межличностное социальное взаимодействие», - добавил проф. Сюй.

С момента запуска Apple Vision Pro он побудил исследователей и общественности изучить потенциальные приложения компьютерного и человеческого взаимодействия с использованием глаз.

«Контактные линзы - это окончательная форма AR. Бесплатная интеграция виртуального мира и реального мира посредством контактных линз была изображена во многих научно -фантастических работах».

«Благодаря разработке оптоэлектронных технологий и улучшению гибкой интеграции оптоэлектронных устройств, контактные линзы будут выполнять все больше и больше функций во взаимодействии человека и компьютеров»,-заключил профессор Сюй.

Это не только способствует технологическим инновациям, но и окажет положительное влияние на качество жизни людей.

Больше информации: Хенгтиан Чжу и др., Кодированные по частоте, отслеживающие умные контактные линзы для взаимодействия с человеком и мачином, природная связь (2024).Doi: 10.1038/s41467-024-47851-y