集成薄膜应变传感器的智能隐形眼镜助力实现持续眼压监测
青光眼是导致失明的主要原因之一,其核心问题在于无法对眼内压(IOP)进行持续、便捷地监测。传统的眼压检测手段在便携性、易操作性以及适用性方面存在明显不足,难以满足全天候健康追踪的需求。
眼压监测手段的局限性,直接导致了患者在眼部健康管理方面的不足,而这种管理缺失可能会引发不可逆的视神经损伤。
为了解决这一难题,集成式智能隐形眼镜被开发用于持续眼压监测,为青光眼的早期识别与干预提供了新的可能。
眼压异常与年龄密切相关,因此在人口老龄化进程加快的背景下,相关眼部疾病的发生率预计将持续上升。作为全球老龄化最严重的国家之一,日本面临更为严峻的挑战。改善眼压监测手段已成为亟待解决的重要课题。
据麦姆斯咨询报道,早稻田大学的Takeo Miyake教授团队近期在眼压监测领域取得重大进展。他们研发出一种集成薄膜应变传感器的智能隐形眼镜,在日常佩戴状态下即可实现眼压的连续监测。该成果以《Ultra-sensitive real-time monitoring of intraocular pressure with an integrated smart contact lens using parity-time symmetry wireless technology》为题,发表于《npj Flexible Electronics》。
该团队设计了一款基于裂纹结构PEDOT:PSS/PVA复合薄膜的电阻应变式传感器。通过多层材料的协同作用,实现了高灵敏度与高效实时监测的结合,显著提升了眼压测量的准确性。
无线眼压监测系统的设计,为远程健康监控提供了技术支撑。
研究中对三层结构的应变传感器进行了系统表征,验证了其在眼压测量中的性能优势。
在系统集成方面,研究团队将电阻应变传感器与70 MHz双环金天线结合,构建了高精度眼压监测平台。
得益于宇称-时间(PT)对称无线技术的应用,该系统的灵敏度相比传统无线传感方案提高了183倍,足以支撑日常持续监测需求。
对比实验表明,集成PT对称电路的智能隐形眼镜在性能上明显优于传统损耗型系统。
研究还通过猪眼体外与兔眼体内实验,验证了该传感系统的可靠性。实验数据显示,测量结果与商用眼压计高度一致,显示出良好的临床适用性。
实验模型进一步评估了薄膜传感器在PDMS眼模上的表现。
在动物实验中,研究团队还对隐形眼镜的生物相容性进行了系统评估。
这项研究展示了如何通过创新设计,利用已知材料实现突破性的监测功能。研究团队成功开发出一种兼具高灵敏度与舒适性的薄膜传感器,为无创眼压监测开辟了新路径。
Takeo Miyake教授表示:“隐形眼镜本身的空间极其有限,要在此基础上集成传感器并确保佩戴舒适性,是一项极具挑战的任务。我们采用先进的微制造工艺,成功设计出适用于隐形眼镜的电阻式薄膜传感器。它不仅具有柔韧性,还能在长时间佩戴中保持稳定,这将推动未来实时眼部健康监测设备的发展。”
他进一步补充道:“这项智能隐形眼镜技术具备良好的长期监测能力,有望在无创眼压管理领域发挥重要作用,并为青光眼的早期诊断提供强有力的技术支持。”
延伸阅读:
《面向可穿戴设备的传感器和执行器-2025版》
《可穿戴传感器技术及市场-2025版》
《MEMS产业现状-2025版》
《传感器技术及市场-2026版》
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《压电MEMS传感器和执行器对比分析-2025版》