利用压电技术,一组工程师创造了可穿戴传感器来监测眼球运动,这可以帮助评估大脑疾病和损伤。位于休斯顿大学的一个工程团队制作了可穿戴传感器,跟踪眼球运动以分析大脑问题或损伤。许多与大脑相关的疾病往往在眼睛中首先显现症状,而在其他迹象显现之前就能够被察觉。
眼睛不仅是通往灵魂的诗意窗口。这些重要器官是大脑的延伸,可以作为神经系统问题及其潜在原因的早期指示器。研究眼球运动还有助于监测身心影响如何影响大脑健康。
研究人员发现现有眼动追踪技术的几个缺点,指出它们提供的数据不足。此外,这些当前的系统往往笨重,面部和颈部需要多个电极,成本高,并且输出较弱。
迅速进展
由休斯顿大学机械工程副教授刘在贤的实验室开发的创新方法,在博士后研究员金南仁的帮助下,是非侵入性的,舒适地贴合用户,并且安全,可以在与手持显示设备和计算设备配合使用时,方便且持续地跟踪眼动。
新的传感器简洁灵活,由超薄的水晶状薄膜制成,当它们弯曲或移动时能够产生电能,这一现象被称为压电效应。该效应使特定材料在受到机械应力时能够产生电荷。
位于太阳穴不同区域的上、中、下传感器或转换器的电压输出,生成可识别的电压模式。
“可附着在皮肤上的可穿戴传感器,用于监测生命体征和生物医学指标,对于个人健康护理和移动诊断系统至关重要,”刘在贤在《先进健康材料》上报告称。“其中,薄膜压电传感器提供独特的优势,例如易于生产且成本低廉、可用尺寸多样、重量轻、机械灵活性优越、响应时间快、高灵敏度、信噪比改善以及出色的长期稳定性和耐久性。”
“这些新传感器佩戴简单,可促进对大脑-眼睛连接的研究,以评估大脑的功能完整性,”他提到。
强烈关注疾病
眼科对眨眼模式的评估已被用于早期检测如中风、多发性硬化症、帕金森病和阿尔茨海默病等疾病。此外,眼球和眼睑的控制与大脑功能密切相关,眼球运动与众多神经系统疾病密切相关。
早期研究表明,注意力缺陷多动症(ADHD)儿童表现出异常的眨眼率和调节,自发眨眼作为大脑多巴胺系统完整性的指示。此外,连接眼睛及其肌肉的运动神经元与自闭症有关。
“我们相信F-PEMSA可以在与大脑疾病有关的各种临床研究中发挥重要作用,如ADHD、自闭症、阿尔茨海默病和帕金森病,以及创伤性脑损伤如脑震荡后综合症和创伤后应激障碍的影响,可能为早期和精确诊断及量身定制的治疗铺平道路,”刘在贤表示。