研究人員結(jié)合了濕式電極的信號質(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)睡衣的團隊相同。

研究人員稱，除了提高諸如虛擬現(xiàn)實（VR）頭戴式耳機之類的現(xiàn)有技術(shù)的準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動的能力還可能使未來的研究進入睡眠和心理學(xué)領(lǐng)域。

眼電與水凝膠電極

用于跟蹤眼睛運動的現(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”眼罩可跟蹤眼睛運動并記錄心臟信號。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團隊的口罩由帶有脈沖傳感器的水凝膠電極制成，據(jù)說可以提供準確的測量結(jié)果，而不會影響用戶的舒適度�？梢詫⑵浞胖迷谟脩舻难劬ι弦愿�蹤顯示的運動，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15次。

克服設(shè)計困難

智能可穿戴設(shè)備的設(shè)計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。 

雙峰傳感平臺的原理圖，旨在捕獲面部的生理信號。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)并覆蓋織物的拓撲結(jié)構(gòu)，從而形成了機械穩(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，形成一個眼罩，該眼罩可以跟蹤眼球的運動并從額骨處的動脈收集脈沖信號。UMass Amherst的資深作者Trisha L. Andrew說：“我們的團隊能夠真正解決這個核心問題，從而創(chuàng)造出您愿意穿著的服裝，并在??使用時為您提供臨床上準確的結(jié)果。” 

六個織物傳感器和兩個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)使用了六個小時，其中的氫也沒有被水化，但是口罩的信號也不會降低。研究人員說，它能很好地保留水分，幾乎要花40個小時才能完全干燥。 

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