用于眼压监测的位移压力双参数调节柔软度感觉系统

高眼压(IOP)是青光眼的重要危险因素。目前的眼压测试大多在医院进行，而提供便捷眼压监测的便携式家用眼压计价格昂贵，且往往误差较大(>5mmHg)。迫切需要开发一种方便、低成本、高精度的眼压监测仪。

针对这一挑战，南方科技大学郭传飞教授和宾夕法尼亚州立大学于存江教授领导的团队提出了一种通过识别眼球柔软度来监测眼压的原理。该团队结合深度学习，设计了位移-压力双参数控制的仿生柔软度感觉系统，并制作了能够高精度评估眼压的便携式眼压眼压计。博士南方科技大学学生程宇和本科生詹逸飞为共同第一作者，郭传飞教授和余存江教授为共同通讯作者。

人类手指对软物体的触摸和识别不仅依赖于压力分布，还依赖于形变信息。受此启发，团队在半球形弹性体压头上集成了两个不对称部署的高灵敏度(0~60 kPa，736.1 kPa -1)离子电子压力传感器，以模仿人类手指的触摸。与之前报道的力控制模式不同，位移-压力控制模式可以收集更多综合的压力和变形信息来反映接触物体的柔软度。

该感知系统利用深度学习模型，能够对日常生活中常见的20种物体进行准确分类，准确率超过99%。该系统的设计采用多段位移控制模式，提高了训练效率、准确性和鲁棒性。

基于该感觉系统，团队开发并定制了一款便携式可穿戴眼压监测仪，通过识别眼球柔软度来识别眼压健康状况。该显示器集成了两个高精度微型线性执行器和两个仿生柔软度传感器，并配有可调节螺钉，可满足不同的用户需求。这款便携式眼压监测器的成本约为 200 美元，明显低于 ICare IC-100 等商用便携式眼压计的成本，后者的成本约为 2000 美元。

与其他眼压计不同，该设备在闭眼状态下测量眼压，无需直接接触眼球。由于眼球比眼睑明显坚硬，因此不同个体眼睑柔软度和厚度的差异不会影响测试结果。该团队收集了 25 名志愿者的 50 个眼球数据，进行深度学习和测试验证，证明这款便携式 IOP 监测仪在准确性、可重复性和一致性方面超越了商业替代品。

总之，本工作提出了一种基于眼球柔软度识别的眼压监测原理，包括仿生柔软度传感器的设计和智能柔软度感觉系统的开发。这导致了便携式眼压监测器的诞生，它不仅为眼压监测提供高舒适度、高精度和低成本的解决方案，还为其他医疗保健应用和机器人技术中的柔软度传感提供了解决方案。

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