研究人員結(jié)合了濕式電極的信號(hào)質(zhì)量優(yōu)勢和干式電極的舒適優(yōu)勢，迎接了基于織物的傳感器所面臨的挑戰(zhàn)。

麻薩諸塞大學(xué)（UMass）阿默斯特分校的研究人員創(chuàng)造了一種感應(yīng)眼罩，可以對睡眠方式提供不顯眼且有價(jià)值的見解。輕巧的可穿戴眼罩，稱為Chesma，與以前開發(fā)生理感應(yīng)睡衣的團(tuán)隊(duì)相同。

研究人員稱，除了提高諸如虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）頭戴式耳機(jī)之類的現(xiàn)有技術(shù)的準(zhǔn)確性以及在廣告性能分析中的應(yīng)用之外，該口罩跟蹤脈搏和眼球運(yùn)動(dòng)的能力還可能使未來的研究進(jìn)入睡眠和心理學(xué)領(lǐng)域。

眼電與水凝膠電極

用于跟蹤眼睛運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)有技術(shù)依賴于眼電位描記法（EOG）。盡管它非常擅長測量眼睛的電勢變化，但這項(xiàng)技術(shù)已有50多年的歷史了，它需要使用粘貼在用戶面部的粘性電極，這種電極不舒服且具有侵入性。 

據(jù)說，“ Chesma”眼罩可跟蹤眼睛運(yùn)動(dòng)并記錄心臟信號(hào)。圖片由馬薩諸塞州阿默斯特大學(xué)S. Zohreh Homayounfar提供

相比之下，UMass Amherst團(tuán)隊(duì)的口罩由帶有脈沖傳感器的水凝膠電極制成，據(jù)說可以提供準(zhǔn)確的測量結(jié)果，而不會(huì)影響用戶的舒適度。可以將其放置在用戶的眼睛上以跟蹤顯示的運(yùn)動(dòng)，然后非常輕松地再次將其移除。就像普通的眼罩一樣，它也可以清洗多達(dá)15次。

克服設(shè)計(jì)困難

智能可穿戴設(shè)備的設(shè)計(jì)困難之一是使既精確又舒適的組件小型化。這就是為什么UMass研究人員決定在內(nèi)部開發(fā)的新型眼罩中使用新型水凝膠電極的原因。 

雙峰傳感平臺(tái)的原理圖，旨在捕獲面部的生理信號(hào)。圖片由Matter提供

水凝膠電極是通過在織物上生長聚合物而產(chǎn)生的，該聚合物填充了纖維圖案中存在的各種角和縫隙。這使氫聚合物能夠粘結(jié)并覆蓋織物的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而形成了機(jī)械穩(wěn)定的涂層，肉眼幾乎看不見并且難以察覺。

然后將這些水凝膠電極與脈沖傳感器組合在一起，形成一個(gè)眼罩，該眼罩可以跟蹤眼球的運(yùn)動(dòng)并從額骨處的動(dòng)脈收集脈沖信號(hào)。UMass Amherst的資深作者Trisha L. Andrew說：“我們的團(tuán)隊(duì)能夠真正解決這個(gè)核心問題，從而創(chuàng)造出您愿意穿著的服裝，并在??使用時(shí)為您提供臨床上準(zhǔn)確的結(jié)果�！� 

六個(gè)織物傳感器和兩個(gè)微控制器通過包裹在棉質(zhì)管道中的疏水性銀線相互連接。研究人員說，最終的眼罩具有很高的信噪比（30 dB）。 

持久的眼膜

根據(jù)在Matter上發(fā)表的研究論文，這些電極的性能與目前使用的現(xiàn)有粘合電極一樣好，甚至沒有。它們還非常耐用，可以承受環(huán)境污染物，皮膚廢物和化妝品產(chǎn)生的長期堆積，這些物質(zhì)可能會(huì)使其他電極損壞。

研究人員還發(fā)現(xiàn)，即使連續(xù)使用了六個(gè)小時(shí)，其中的氫也沒有被水化，但是口罩的信號(hào)也不會(huì)降低。研究人員說，它能很好地保留水分，幾乎要花40個(gè)小時(shí)才能完全干燥。 

研究人員現(xiàn)在將著眼于減少設(shè)備的電源需求，以期進(jìn)行改進(jìn)，使面罩每三天而不是每八小時(shí)充電一次。