近年来，随着通信和网络技术的快速发展，智能眼镜、智能手表等可穿戴电子设备在医疗保健系统得到了广泛应用，不仅可以从人体中获取健康信息，而且可以诊断、跟踪患者的病情或提供针对性的治疗方案。
然而，目前大多数可穿戴电子设备仅限于与运动有关的参数或简单的心率检测，无法监测人体电生理信号等关键参数，而这些关键参数往往是指示用户健康状况的关键因素。
亮点
近期， 韩国高丽大学的 Suk-Won Hwang副教授 开发了一款新型多功能电子眼镜(E-glasses) ，这款眼镜采用3D打印镜框，并在镜腿处植入了柔性电极和传感器，不仅可通过无线传输来 连续地监测佩戴者的脑电图和眼电图等生理信号，还可以通过眼球的转动来控制视频游戏以及实时监测佩戴者的运动状态 。这项技术有望在智能眼镜领域或为残疾人设计的辅助技术中得到广泛应用!
智能电子眼镜(E-glasses)的结构和设计
图1显示了3D打印智能电子眼镜示意图，该眼镜配有多个电子组件， 可监测脑电图(EEG)、眼电图(EOG)、紫外线(UV)辐射和人体运动等多种参数。
研究人员以聚乳酸(PLA)为原料，通过熔融沉积成型法(FDM)实现眼镜的生产;使用高导电性的碳纳米管/聚二甲基硅氧烷(CNTs/PDMS)复合材料与电子眼镜集成以进行无线传输，并通过配有的传感器来连续记录信号。
此外，透明电致变色(EC)离子凝胶使眼镜暴露于紫外线(UV)时镜片变暗，没有足够的光强度时返回透明状态，并通过安装的传感器证明了该眼镜在医疗保健、环境监测及人机界面等应用的多功能性。
图1. 智能电子眼镜的组件和设计布局
智能电子眼镜的多功能性
图2a显示了该智能电子眼镜颜色的可调节性，研究人员在镜腿上安装了紫外光传感器，当阳光足够强时，传感器触发镜片内的防紫外线凝胶，使电子眼镜变成太阳镜，当阳光减弱时又会恢复透明状态。
此外，研究人员还在镜腿上安装了加速计作为运动检测器，能够跟踪佩戴者的姿势和步态，可在佩戴者即将跌倒时发出相应信号。表明这款眼镜可用于虚拟现实系统或对老年人的健康监测，一旦发生跌撞事故会自动发出警报。
图2. 智能电子眼镜的多功能测试
智能电子眼镜对脑电波的监测
随后，研究人员演示了该智能电子眼镜作为电生理监测器的功能。如图3所示，与商用Ag/AgCl电极相比， 研究人员制作的智能电子眼镜成功地记录了佩戴者的α节律，从而实现对佩戴者健康状况的监测 。
图3c显示了E-glasses主动发送命令的功能，当佩戴者直视14 Hz的右闪烁箭头时，E-glasses可实时检测到相同频率的脑电波信息，监测到的脑电波又作为输入信号在图3e的反馈控制系统中指出了正确方向。
图3. 智能电子眼镜的脑电波特征和分析
智能电子眼镜在人机界面的应用
研究人员制作的智能电子眼镜的一个重要特性是能够获取眼睛产生的电信号。如图4所示，研究人员创建了一个图形用户界面(GUI)，该界面使用E-glasses实时记录的EOG信号作为输入源来操纵游戏“俄罗斯方块”。
结果显示，佩戴者可以根据眼球运动的方向和角度轻松地将拼图块移动1步或2步，并可以针对视频游戏的各种输入命令进行实时分类。表明该眼镜在人机界面领域具有极为广阔的应用性。
图4. 智能电子眼镜在人机界面的应用
在本篇文章中，研究人员介绍了一种多功能可穿戴系统的技术平台，并成功地制作了一款新型的多功能智能电子眼镜，该眼镜成功集成了多个传感器，具有多功能性和灵活性，它不仅可以监测用户的健康状况以及通过眼球控制游戏，并且可以根据佩戴者的需求将其转换成太阳镜。我们相信这项技术将为数字医疗、虚拟现实、增强现实、可穿戴设备和人机交互等领域提供一种新颖的技术见解。
