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中國科學院化學研究所在印刷非接觸式人機交互界面方面取得新進展

2025-02-19 14:15:02來源：中國科學院化學研究所 閱讀量：17048 評論

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　　人類獲取的信息70%以上來源于視覺，眼睛作為生物采集的關鍵感知器官之一，具有極高的研究價值。其中，眼動追蹤傳感器在無干擾、隱蔽監(jiān)測人類視覺行為方面展現(xiàn)出巨大潛力。目前，大多數(shù)眼動追蹤設備依賴復雜的傳感系統(tǒng)，圖像處理過程繁瑣且設備體積較大；而基于隱形眼鏡的侵入式方案雖然具備一定的便攜性，但其測量精度有限，并可能引發(fā)異物引入的不適感。因此，探索一種高成本效益、操作便捷、高精度追蹤眼球信號策略具有重要意義。
 
　　在國家自然科學基金委、科技部、中國科學院和北京分子科學國家研究中心的支持下，綠色印刷實驗室宋延林/蘇萌團隊開展了可控印刷多維度、多功能微納傳感器件等方面的研究，取得了系列進展(Adv. Mater., 2018, 30, 1703963; Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 59, 14234; Adv. Mater., 2020, 32, 1907280; ACS Nano, 2022, 16, 10; Adv. Intell. Syst., 2023, 5, 2200307; Nat. Commun., 2023, 14, 1204; Adv. Mater. 2024, 36, 2404740)。
 
　　最近，該團隊基于仿生礦化策略，在玻璃基底上成功制備了大晶粒鈣鈦礦薄膜，并構建了集成鈣鈦礦光電探測器的智能眼鏡系統(tǒng)，實現(xiàn)了基于眼球操控的人機交互展示。該策略通過引入聚丙烯酸鈉界面層，有效鈍化了薄膜缺陷，促進高質量鈣鈦礦薄膜生長?；诖酥苽涞拟}鈦礦光電傳感器在500 Lux光照條件下，實現(xiàn)了接近300倍的開關比，并展現(xiàn)出高達22.09 A/W的光響應性能。他們進一步將高性能鈣鈦礦光電傳感器陣列集成為可穿戴智能眼鏡，通過卷積神經(jīng)網(wǎng)絡算法的優(yōu)化，智能眼鏡可以實現(xiàn)眼球運動的高精度識別。在角度分辨率5°測試條件下，識別準確率高達99.86%；對于9種不同指令，識別準確率達到99.08%。此外，操控者通過控制眼球軌跡操控模型汽車在復雜場景中的準確行進，展現(xiàn)了突出的人機交互能力。
 
　　相關研究成果近期發(fā)表在Advanced Materials (Adv. Mater. 2025, 2412329. DOI: 10.1002/adma.202412329)，第一作者是碩士生胡峪銘，通訊作者是宋延林研究員和蘇萌研究員。
 
鈣鈦礦基智能眼鏡實現(xiàn)非接觸式人機交互 
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