南京大学：具有眼动追踪功能的隐形眼镜

日前，南京大学联合江苏省人民医院、南京航空航天大学的研究团队研发出一种具有眼动追踪功能的隐形眼镜，外观和普通隐形眼镜无异，柔软轻薄，舒适无感，内部却“大有乾坤”，隐藏的射频芯片可以实现高精度追踪眼球运动轨迹并识别眼动命令。相关成果于近日发表于国际学术期刊《自然·通讯》。

近日，在南京大学现代工学院光电智能感知实验室，论文第一作者、南京大学2020级博士生朱衡天展示了这款眼动追踪隐形眼镜。

具有眼动追踪功能的隐形眼镜

透明医疗级硅橡胶材质的厚度在100微米左右，四周平均分布着4个金色圆圈，也就是射频芯片，这是捕捉眼动信号的关键。

“我们在隐形眼镜中植入了4个射频芯片，覆盖在眼球四周。当无线射频装置向眼球发出射频信号时，如果眼球移动了，反射回无线射频装置的射频信号的频率和强度就会发生变化。通过分析信号的数据，我们就能知道眼动的轨迹。”论文通讯作者、南京大学徐飞教授介绍。

传统的眼动追踪装置多采用红外设备或图像采集设备来追踪眼动信息，这种技术易受到眼睑、睫毛遮挡的干扰和瞳孔、虹膜等个体差异的影响，无法跟踪睡眠状态下人眼的运动轨迹。徐飞教授与合作者大胆创新，采用轻量简约的眼动追踪设计，将射频芯片集成在隐形眼镜里，利用无线射频装置与隐形眼镜的信号传输，实现了闭着眼睛的状态下，也能捕捉到眼动信号。

科研团队研发的隐形眼镜的无线射频装置

为何要在隐形眼镜上实现眼动追踪功能？

“眼动追踪技术是进行人机交互的关键技术，比如我们常用手柄来控制无人机（车）和机器人等，但手柄的响应速度和精确度是比不过眼睛的。要想‘指哪打哪’，最终要实现对眼球运动轨迹的高精度提取，然后及时反馈。”徐飞介绍，这款隐形眼镜有多种应用场景，“手脚不方便的人，可以解放双手，用它控制外部设备。另外，在进行AR、VR体验时，根据实时眼动角度使用视网膜渲染技术，减少用户眩晕感，节省图形渲染计算资源。从医学角度讲，通过监测微眼颤、睡眠快速眼动期、斜视，可以进行眼脑医学诊疗、开展心理学研究等。”

朱衡天介绍，团队用了两种模式，检测隐形眼镜是否安全无害，“一种是让兔子连续24小时佩戴眼镜，另一种模式是模拟人类佩戴隐形眼镜的习惯，每天佩戴8小时，连续佩戴7天，结果显示，兔子的眼角膜没有物理损伤，与市场上的隐形眼镜无明显差异。”朱衡天表示，这款隐形眼镜在正式投入市场前，仍需进行大规模的临床实验及严格的伦理审核，“从人工智能技术发展的长远角度来看，我们可以大胆畅想，将隐形眼镜打造成一个集成化的VR系统，实现从传统的头戴式设备到仅有百微米厚度的隐形设备的跨越。”

相关链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-47851-y