近日，南京大學現代工程與應用科學學院教授徐飛、陸延青，南京航空航天大學研究員陳燁團隊同江蘇省人民醫院主任袁松濤團隊提出了一種具有眼動追蹤功能的隱形眼鏡。基于頻率編碼策略，該隱形眼鏡具有無線無源、輕量無感、柔軟安全的特點，能夠實現高精度的眼動追蹤和眼動命令識別，有望在人機交互、眼腦醫學診療、眼-腦科學研究、心理學研究等領域展開應用。相關成果以“Frequency-encoded eye tracking smart contact lens for human–machine interaction”為題發表于Nature Communications期刊。



豐富多樣的眼機交互應用（課題組供圖）。

傳統的眼動追蹤裝置多采用紅外設備或圖像采集設備來追蹤眼動信息，這種技術易受到眼瞼、睫毛遮擋的干擾和瞳孔、虹膜等個體差異的影響，無法追蹤睡眠狀態下人眼的運動軌跡。徐飛與合作者大膽創新，采用輕量簡約的眼動追蹤設計，將射頻器件集成在隱形眼鏡里，利用無線射頻裝置與隱形眼鏡的信號傳輸，實現了閉著眼睛的狀態下，也能捕捉到眼動信號。

透明醫療級硅橡膠材質的厚度在100微米左右，四周平均分布著4個金色圓圈，也就是射頻器件，這是捕捉眼動信號的關鍵。“我們在隱形眼鏡中植入了四個射頻器件，封裝在隱形眼鏡的四周。當外部負責通訊的無線射頻裝置向隱形眼鏡發出射頻信號時，如果眼球移動了，反射回無線射頻裝置的射頻信號的頻率和強度就會發生變化。通過分析信號的數據，我們就能知道眼動的軌跡。”徐飛介紹。

徐飛舉例道，眼動追蹤技術是進行人機交互的關鍵技術，比如人們常用手柄來控制無人機（車）和機器人等，但手柄的響應速度和精確度是比不過眼睛的。要想“指哪打哪”，最終要實現對眼球運動軌跡的高精度提取，然后及時反饋。

據介紹，這款隱形眼鏡有多種應用場景。手腳不方便的人，可以解放雙手，用它控制外部設備。另外，在進行AR、VR體驗時，根據實時眼動角度使用視網膜渲染技術，減少用戶眩暈感，節省圖形渲染計算資源。從醫學角度講，通過監測微眼顫、睡眠快速眼動期、斜視，可以進行眼腦醫學診療、開展心理學研究等。

論文鏈接： https://doi.org/10.1038/s41467-024-47851-y



審核編輯：劉清