【導(dǎo)語(yǔ)】眼(yǎn)機(jī)交(jiāo)互(hù)作(zuò)為(wèi)前(qián)沿(yán)的(de)人(rén)機(jī)交(jiāo)互(hù)技(jì)術(shù)，一(yī)直(zhí)受(shòu)限(xiàn)於(yú)信(xìn)號(hào)準(zhǔn)確(què)度(dù)、佩(pèi)戴(dài)舒(shū)適(shì)性(xìng)及(jí)光(guāng)線(xiàn)幹(gàn)擾(rǎo)等(děng)技(jì)術(shù)難題。近期，北京理工大學與香港科技大學的研究團隊取得突破性進展，他們創新性地設計了一款集成LC振蕩回路的智能隱形眼鏡（EMI lens），實現了高靈敏度與生物(wù)相(xiāng)容(róng)性(xìng)的(de)無(wú)線(xiàn)眼(yǎn)機(jī)交(jiāo)互(hù)。該(gāi)係(xì)統(tǒng)不(bù)僅(jǐn)能(néng)夠(gòu)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)眼(yǎn)壓(yā)，還(hái)能(néng)通(tōng)過(guò)解(jiě)析(xī)眨(zhǎ)眼(yǎn)信(xìn)號(hào)控(kòng)製(zhì)無(wú)人(rén)機(jī)等(děng)外(wài)部(bù)設(shè)備(bèi)，為(wèi)人(rén)機(jī)交(jiāo)互(hù)領(lǐng)域帶(dài)來(lái)全新(xīn)可(kě)能(néng)。相(xiāng)關研(yán)究(jiū)成(chéng)果(guǒ)已在《國家科(kē)學(xué)評(píng)論(lùn)》上(shàng)發(fā)表(biǎo)，為(wèi)眼(yǎn)機(jī)交(jiāo)互(hù)技(jì)術(shù)的(de)發(fā)展(zhǎn)和(hé)應(yīng)用(yòng)開(kāi)辟(pì)了(le)新(xīn)道(dào)路。

眼(yǎn)機(jī)交(jiāo)互(hù)作(zuò)為(wèi)人(rén)機(jī)交(jiāo)互(hù)的(de)重(zhòng)要(yào)範(fàn)式(shì)之(zhī)一(yī)，受(shòu)限(xiàn)於(yú)信(xìn)號(hào)準(zhǔn)確(què)度(dù)不(bù)足(zú)、佩(pèi)戴(dài)舒(shū)適(shì)性(xìng)差(chà)以(yǐ)及(jí)對光線幹擾等技術瓶頸。近日，北京理工大學、香港科技大學研究團隊創新性提出通過在隱形眼鏡中集成LC振蕩回路，構建兼具高靈敏度與有生物相容性的無線眼機交互係統。研究團隊巧妙利用敏感電容與感應線圈的協同效應，提高了靈敏度（0.153 MHz/mmHg），並開發出基於五路眨眼模式的控製指令集。該團隊通過特征諧振頻率的動態解析，成功將有意識眨眼信號編碼，並解碼在無人機操控信號中(zhōng)，為(wèi)拓(tà)展人機交互能力邊界提供了創新方式。相關成果發表於《國家科學評論》（National Science Review）。

背景介紹

眼機交互是指通過直接捕捉並編碼眼球轉動和眨眼等眼部活動，實現高效的人機交互。

目前，監測眼部運動的設備主要依賴CCD攝像頭或金屬線圈嵌入式隱形眼鏡，前者需要複雜的外接硬件，後者則因剛性組件影響佩戴舒適度和視野。

與眼球轉動相比，眨眼具有顯著優勢：其可見性、穩定性和自然壓力特性（眨眼時眼瞼對角膜造成約30 mmHg的壓力）使其更易被高靈敏度傳感器捕獲，同時能通過編碼眨眼次數、時長、左右眼等參數生成多樣化指令。因此，基於眨眼的眼機交互係統展現出巨大的應用潛力。

係統設計

該研究中，研究團隊所設計的眼機交互係統采用一種**多層結構的智能隱形眼鏡（EMI lens）**作為核心組件。EMI lens以柔性材料為基底，集成了Ti3C2Tx MXene電極層、蜂窩狀微結構介電層和感應線圈，構成完整的LC諧振(zhèn)回(huí)路。壓(yā)力(lì)變(biàn)化(huà)時(shí)會(huì)改(gǎi)變(biàn)微(wēi)結(jié)構(gòu)介(jiè)電(diàn)層(céng)的(de)間(jiān)距(jù)，進(jìn)而(ér)引(yǐn)起(qǐ)電(diàn)容(róng)值(zhí)的(de)變(biàn)化(huà)。這(zhè)種(zhǒng)變(biàn)化(huà)通(tōng)過(guò)LC諧(xié)振(zhèn)回(huí)路轉(zhuǎn)化(huà)為(wèi)可(kě)測(cè)量(liàng)的(de)頻(pín)率(lǜ)信(xìn)號(hào)（可(kě)被外界的矢量網絡分析儀識別），進而實現對壓力的無線監測。

在不影響視野和保證舒適佩戴度的情況下，EMI lens能夠靈敏地感知由眼壓變化引起的角膜形變以及眨眼引發的眼瞼壓力。係統具備雙重功能模式：

在正常眼壓範圍（10-21 mmHg）內，係統將信號轉化為實時監測數據；

當檢測到特定壓力（~30 mmHg）時，可將眨眼信號轉換為控製指令。

無線眼機交互係統的設計

交互應用

連續眼壓監測對眼部疾病診療與眼部功能拓展都具有重要的意義。通過實時獲取眼壓數據，醫療專業人員可準確評估眼部健康狀況，並及時決定是否需要藥物治療或手術。同時，基於EMI lens的眼機交互係統在無人機控製、智能家居、殘障輔助、虛擬現實技術等人機交互領域展現出巨大的應用潛力。

在佩戴測試中，受試者未觀察到明顯的生理排(pái)異(yì)或(huò)不(bù)適(shì)症(zhèng)狀(zhuàng)，驗(yàn)證(zhèng)了(le)EMI lens實(shí)際(jì)應(yīng)用(yòng)的(de)可(kě)行(xíng)性(xìng)。人(rén)類(lèi)眼(yǎn)睛(jing)每(měi)分(fēn)鍾(zhōng)進(jìn)行(xíng)10-20次(cì)的(de)無(wú)意(yì)識(shi)眨(zhǎ)眼(yǎn)動(dòng)作(zuò)，這(zhè)是(shì)眼機交互中的幹(gàn)擾(rǎo)信(xìn)號(hào)。基(jī)於(yú)EMI lens的(de)眼(yǎn)機(jī)交(jiāo)互(hù)係(xì)統(tǒng)通(tōng)過(guò)分(fēn)析(xī)眨(zhǎ)眼(yǎn)持(chí)續(xù)時(shí)間(jiān)和(hé)壓(yā)力(lì)幅(fú)值(zhí)實(shí)現(xiàn)精(jīng)準(zhǔn)識(shi)別(bié)，能(néng)夠(gòu)有(yǒu)效(xiào)區(qū)分(fēn)有(yǒu)意(yì)識(shi)與(yǔ)無(wú)意(yì)識(shi)眨(zhǎ)眼(yǎn)，在(zài)實(shí)際(jì)測(cè)試(shì)中(zhōng)準(zhǔn)確(què)率(lǜ)表(biǎo)現(xiàn)良(liáng)好(hǎo)。

研(yán)究團隊開發了一種基於眨眼的控製指令編解碼機製，將不同眨眼行為映射為飛行指令，在實驗中驗證了通過眨眼控製無人機多維運動的可行性。活體兔子實驗進一步證實了係統的可靠性，且實驗後動物生理狀態正常。這些結果充分驗證了基於EMI lens眼機交互係統在醫療監測和人機控製方麵的實用價值。

眼機交互應用展示（無人機控製）

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