一种基于自驱动传感器的无线眼动-眼电监测系统及应用技术方案

本发明专利技术涉及一种基于自驱动传感器的无线眼动

【技术实现步骤摘要】
一种基于自驱动传感器的无线眼动
‑
眼电监测系统及应用


[0001]本专利技术涉及一种基于自驱动传感器的无线眼动
‑
眼电监测系统及应用，属于监测系统

。

技术介绍

[0002]帕金森病（
PD
）是一种遗传与环境因素
、
衰老及氧化应激
、
神经生长因子缺乏等多种病因因素参与的疾病，本病累及全身多个系统， 是多种发病机制协同作用的结果
。
随着科学的发展，对
PD
的认识已取得很大进步，尤其是在
PD
早期症状的识别和早期诊断方面已有了新的认识
。
[0003]传统观点为
PD
主要影响人体的运动功能，该病呈慢性
、
进展性发展，临床上以静止性震颤
、
肌强直
、
动作缓慢和姿势平衡障碍 4 大症状为主要表现，病理上以中脑黑质致密部多巴胺能系统变性和残存神经元出现特征性包涵体
‑
路易小体为特点
。 随着现代病理学技术的发展，研究发现，帕金森病患者不仅存在肢体的运动障碍，眼球运动异常同样是其一大特点
。
帕金森病患者可表现为自发扫视运动不足
、
辐辏能力差和追踪眼动的异常
。
这些异常可能会影响帕金森病患者的一些行为，例如自发扫视能力差使得患者扫视范围更小，引起轻度视空间忽视和阅读困难，也会影响行走的稳定性
。/>帕金森病患者在疾病初期，自主性扫视异常较反射扫视异常更为明显，但在疾病后期阶段，视觉诱导性扫视异常也可出现
。
扫视运动减退，包括精度降低和延迟增加是最显著的问题
。
患者早期和晚期的眼球运动异常特征各异，并且对这种异常的识别有助于更准确的诊断
。
[0004]眼动行为的研究历史可以分为四个阶段：观察法；机械记录法；光学记录法；现代眼动追踪记录法
。
眼球运动状态的检测方法众多，现代眼动仪根据工作原理可分为电流记录法眼动仪
、
电磁感应法眼动仪
、
图像
/
录像眼动仪和瞳孔
‑
角膜反射眼动仪
。
此外，
Dahmani 等人基于多摄像头设计了一套眼球运动追踪系统
。
然而，这些设备存在诸如体积大
、
测试系统复杂
、
灵敏度差
、
应用场景受限
、
普适性差
、
需要电源供电等不足
。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于自驱动传感器的无线眼动
‑
眼电监测系统及应用
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下
。
[0007]一种基于自驱动传感器的无线眼动
‑
眼电监测系统，包括眼罩和分别对称设置在眼罩上的自驱动眼动传感器
、
眼电监测器
、
信号处理模块
、
无线通信模块
、
终端设备和信息反馈单元；其中，自驱动眼动传感器用于识别眼球转动
、
自主性震动
、
眨眼次数的应变信号；眼电监测器用于监测眼电信号；信号处理模块用于对应变信号和眼电信号进行处理；无线通信模块用于将信号处理模块处理后的数据传输至终端设备；
终端设备用于对眼动和眼点情况进行实时观察和分析；信息反馈单元用于接收终端设备的数据，通过对眼电信号与眼动应变信号的分类识别出对应的眼球运动状态，建立 3D 模型进行显示
。
[0008]进一步的，所述自驱动眼动传感器包括底板和设置在底板上的单电极式摩擦电纳米发电机阵列，所述单电极式摩擦电纳米发电机包括封装层
、
导线和位于封装层内的基底层
、
第一摩擦层
、
第二摩擦层
、
间隔层；第二摩擦层由阵列分布的水凝胶材料组成，第二摩擦层位于基底层上，间隔层位于基底层两侧，间隔层的高度高于第二摩擦层，第一摩擦层位于间隔层上方，导线的一端与第二摩擦层连接，另一端与信号处理模块连接
。
[0009]进一步的，所述基底层为弹性体材料，包括天然橡胶
、
聚二甲基硅氧烷
、
硅胶
、
异戊橡胶
、
聚丁二烯橡胶
、
热塑性苯乙烯类弹性体
、
聚氨酯类热塑性弹性体
、
聚酯类热塑性弹性体
、
聚酰胺热塑性弹性体
。
[0010]进一步的，所述基底层的厚度为
20
‑
200
μ
m
，直径为
15mm
‑
20mm。
更进一步的，所述基底层的厚度为
50
‑
100
μ
m。
[0011]进一步的，所述第一摩擦层的材质为聚四氟乙烯（
PTFE
）
、
聚己内酯（
PCL
）
、
聚乙烯（
PE
）
、
聚丙烯
、
聚氯乙烯（
PVC
）或聚三氟氯乙烯（
PCTFE
）
。
[0012]进一步的，所述第二摩擦层为圆柱形，高度为
0.1
‑
5mm
，直径为
1mm
‑
6mm。
更进一步的，所述第二摩擦层的高度为1‑
2.5mm
，直径为3‑
5mm。
[0013]进一步的，所述第二摩擦层的水凝胶为天然水凝胶材料
、
合成水凝胶及复合水凝胶
。
更进一步的，所述天然水凝胶材料包括脂糖
、
甲基纤维素
、
透明质酸
、
明胶
、
壳聚糖
、
弹性蛋白样多肽；所述合成水凝胶包括聚丙烯酰胺
、
聚乙烯醇
、
聚丙烯酸钠和丙烯酸酯聚合物；所述复合水凝胶包括聚乙烯醇
‑
透明质酸复合凝胶
、
香豆素丙烯酸酯
+
丙烯酸复合凝胶
、GelMA+dHAMMA
复合凝胶
、
甲基丙烯酸酯改性壳聚糖
+
羟基磷灰石复合凝胶
、GelMA+N
‑
(2
‑
氨基乙基
)
−4‑
(4
‑
(
羟甲基
)
−2‑
甲氧基
‑5‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于自驱动传感器的无线眼动
‑
眼电监测系统，其特征在于：包括眼罩（1）和分别对称设置在眼罩上的自驱动眼动传感器（2）
、
眼电监测器（3）
、
信号处理模块（4）
、
无线通信模块
、
终端设备和信息反馈单元；其中，自驱动眼动传感器（2）用于识别眼球转动
、
自主性震动
、
眨眼次数的应变信号；眼电监测器（3）用于监测眼电信号；信号处理模块（4）用于对应变信号和眼电信号进行处理；无线通信模块用于将信号处理模块（4）处理后的数据传输至终端设备；终端设备用于对眼动和眼点情况进行实时观察和分析；信息反馈单元用于接收终端设备的数据，通过对眼电信号与眼动应变信号的分类识别出对应的眼球运动状态，建立 3D 模型进行显示
。2.
如权利要求1所述的一种基于自驱动传感器的无线眼动
‑
眼电监测系统，其特征在于：所述自驱动眼动传感器（2）包括底板（5）和设置在底板上的单电极式摩擦电纳米发电机阵列（6），所述单电极式摩擦电纳米发电机包括封装层（8）
、
导线（
12
）和位于封装层（8）内的基底层（7）
、
第一摩擦层（9）
、
第二摩擦层（
10
）
、
间隔层（
11
）；第二摩擦层（
10
）由阵列分布的水凝胶材料组成，第二摩擦层（
10
）位于基底层（7）上，间隔层（
11
）位于基底层（7）两侧，间隔层（
11
）的高度高于第二摩擦层（
10
），第一摩擦层（9）位于间隔层（
11
）上方，导线（
12
）的一端与第二摩擦层（
10
）连接，另一端与信号处理模块（4）连接
。3.
如权利要求2所述的一种基于自驱动传感器的无线眼动
‑
眼电监测系统，其特征在于：所述基底层（7）为弹性体材料，包括天然橡胶
、
聚二甲基硅氧烷
、
硅胶
、
异戊橡胶
、
聚丁二烯橡胶
、
热塑性苯乙烯类弹性体
、
聚氨酯类热塑性弹性体
、
聚酯类热塑性弹性体
、
聚酰胺热塑性弹性体；所述基底层（7）的厚度为
20
‑
200
μ
m
，直径为
15mm
‑
20mm
；进一步的，所述基底层（7）的厚度为
50
‑
100
μ
m
；所述第一摩擦层（9）的材质为聚四氟乙烯
、
聚己内酯
、
聚乙烯
、
聚丙烯
、
聚氯乙烯或聚三氟氯乙烯；所述第二摩擦层（
10
）为圆柱形，高度为
0.1
‑
5mm
，直径为
1mm
‑
6mm
；进一步的，所述第二摩擦层
10
的高度为1‑
2.5mm
，直径为3‑
5mm
；所述第二摩擦层（
10
）的水凝胶为天然水凝胶材料
、
合成水凝胶及复合水凝胶
。4.
如权利要求3所述的一种基于自驱动传感器的无线眼动
‑
眼电监测系统，其特征在于：所述第二摩擦层（
10
）的水凝胶中，所述天然水凝胶材料包括脂糖
、
甲基纤维素
、
透明质酸
、
明胶
、
壳聚糖
、
弹性蛋白样多肽；所述合成水凝胶包括聚丙烯酰胺
、
聚乙烯醇
、
聚丙烯酸钠和丙烯酸酯聚合物；所述复合水凝胶包括聚乙烯醇
‑
透明质酸复合凝胶
、
香豆素丙烯酸酯
+
丙烯酸复合凝胶
、GelMA+dHAMMA
复合凝胶
、
甲基丙烯酸酯改性壳聚糖
+
羟基磷灰石复合凝胶
、GelMA+N
‑
(2
‑
氨基乙基
)
‑4‑
(4
‑
(
羟甲基
)
‑2‑
甲氧基
‑5‑
硝基苯氧基
)
丁酰胺复合凝胶
、
甲基丙烯酸酯接枝透明质酸与聚乙二醇二丙烯酸酯复合凝胶
、
聚乙烯醇
‑
明胶复合凝胶
、
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘健，
申请(专利权)人：问天启航济南科技创新发展有限公司，
类型：发明
国别省市：