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IDUN入耳式EEG：专为大脑监测打造的先进智能耳塞
最近的一项研究发现，全球每3人中就有1人患有睡眠呼吸暂停症，但八成患者尚未被诊断1 。另一项神经学研究指出，高脑力负荷和疲劳会引发与压力相关的生理变化，导致注意力涣散和反应速度显著下降2。
这些与大脑健康和福祉相关的挑战促成了IDUN Technologies与ADI公司的合作，双方共同研发了一款脑传感耳塞IDUN Guardian。这款硬件/软件平台融合了IDUN的专利DRYODE™电极技术和ADI针对生物电势检测的通用模拟前端，能够捕获脑电图(EEG)信号并转化为可操作的洞察。
IDUN Guardian是首款将睡眠与生产力追踪功能融入耳戴式设备（而非可穿戴设备/手表）的消费级可穿戴解决方案。IDUN Guardian的一个潜在应用是实现免提式设备控制，对残障人士来说是一项重大利好。
“ADI很早就认识到了脑传感耳塞的巨大潜力。此次合作对推动IDUN Guardian转型为面向大众市场的平台起到了重要作用。ADI的模拟前端解决方案使我们的设备尺寸显著缩小，功耗大大降低，从而实现从小众脑机接口应用到可扩展消费电子产品的飞跃。”Simon Bachmann
CEO | IDUN Technologies
信息速览
公司
IDUN Technologies（发音为“eee-doon”）是一家瑞士神经技术公司，由Séverine Gisin和Simon Bachmann于2017年创立，专注于通过入耳式EEG设备(IDUN Guardian)测量和分析大脑活动。公司的使命是让脑数据更易于获取，并通过硬件、数据、算法和个性化的结合，创造一个更具同理心的数字世界。目标
将神经技术融入消费类耳戴式设备，走入日常生活；潜在应用包括睡眠监测、认知表现追踪、免提式设备控制、助听器增强、支持脑机接口(BCI)等。挑战
优化电极布局以获得一致的信号质量，确保用户长时间佩戴的舒适性，在不产生电气噪声的前提下保障音频性能。此外，需要优化SWaP（尺寸、重量和功耗），以在极小的空间中实现EEG数据采集。解决方案
ADI提供了先进的模拟前端器件和生物传感器技术，使低功耗消费级耳塞能够实现EEG，同时还支持音频。最终成果是一款紧凑、可靠的脑传感耳塞，适用于从认知负荷监测到沉浸式娱乐体验的多种应用场景。
什么是EEG和脑传感？脑电图仪(EEG)利用头皮上或耳朵中的电极记录大脑活动。这些电极能够检测微弱的神经信号，信号经过放大和分析后，可揭示大脑工作情况，为神经健康监测提供支持。 |
入耳式EEG助力未来健康洞察
IDUN Guardian耳塞采用IDUN的DRYODE“干”电极专利技术，无需粘稠的凝胶或杂乱的脑电帽，即可进行EEG监测。用户可在家中轻松进行EEG监测，同时还能对频段特征、下颌紧咬活动和眼球运动等生物特征指标进行检测和分类。
IDUN Guardian的通道针对EEG进行了优化，内置滤波器以保证信号清晰准确，并通过测量皮肤接触阻抗来为压力监测等应用增添有价值的洞察。安全功能包括起搏器检测和电击保护。另外，基于EEG的睡眠分期能够准确反映睡眠的微观结构（即睡眠阶段），并支持通过音频调制（声学刺激）进行干预。
此外，IDUN Guardian可通过一个通道追踪EEG、EMG（肌电图-肌肉）和EOG（眼电图-眼球运动），这与用于诊断睡眠障碍的综合多导睡眠图(PSG)研究类似。
与智能手表不同，IDUN Guardian能够提供可靠的睡眠跟踪和认知洞察与干预（例如声学刺激）。数据可通过低功耗蓝牙(BLE)方便地传输到IDUN软件进行分析。紧凑、节能的设计使之成为理想的可穿戴健康与保健设备。
“我们与IDUN Technologies的合作标志着消费类神经技术的突破。通过将先进的生物传感器集成到日常耳塞中，使脑传感技术从临床工具变成生活方式的一部分……并为未来的消费类产品树立新的标准。”Matthew Tyler
产品线管理/消费电子执行总监 | Analog Devices
践行善念的合作伙伴关系
IDUN与ADI之间这项雄心勃勃、以人为本的合作，标志着消费类可穿戴设备在缩小尺寸、提升能效和无缝集成神经科学方面取得了重大突破。这为未来在娱乐、生产力和个人健康等领域取得更多突破铺平了道路。
IDUN Technologies首席执行官Simon Bachmann对此表示赞同。“除了技术支持，与ADI公司合作还让我们在这一新兴领域抢得先机，帮助我们接触到主要OEM，使我们能够在CES这样的全球舞台上展示脑传感耳塞。”
采集ExG信号：挑战和微妙平衡
EEG（脑电图-大脑）、EMG（肌电图-肌肉）、EKG（心电图-心脏）和EOG（眼电图-眼睛）等电生理信号统称为ExG信号。这类信号对于监测身体的特定部位至关重要，但其幅度通常在微伏级，因此极难检测。准确的测量需要灵敏的仪器、有效的降噪和精密的信号调理，不仅有赖于先进的工程技术，也离不开对生理学的深刻理解。
IDUN Guardian采用了ADI公司的四通道生物电位AFE MAX30011。AFE MAX30011集成了低噪声模式，可通过适当增加功耗来实现最小的输入噪声，从而大幅提升信号清晰度，实现高精度的生物电位测量。
入耳式EEG分析，保障日常健康
睡眠监测
- 与腕戴式设备相比，能够更准确地识别和分析不同的睡眠阶段。
- 通过音频调制帮助改善睡眠。
个性化助听器
- 不同于传统助听器，它能够在嘈杂环境（如鸡尾酒会场景）中捕捉听者注意力焦点的信息 。³
脑机接口(BCI)
- 为有运动障碍的用户提供免提式设备控制，拓展VR、机器人和智能环境的应用场景。
- 支持直观的BCI控制，耳周EEG在语音想象任务中的表现与头皮EEG相当，还能实时控制家电。⁴
注意力和负荷
- 在航空、外科和教育领域，实时监测穿戴者的认知负荷，提升表现并保障安全。
- 区分驾驶、飞行或工业作业场景中的三种状态：放松、专注和困倦。
- 让自适应系统能够在实际使用场景中检测疲劳、警觉性丧失和困倦。⁴
心理健康与保健
- 检测压力、焦虑或情绪状态，提供实时反馈或冥想指导。
- 配合正念应用程序，改善情绪管理能力。
EEG脑电帽与IDUN GUARDIAN入耳式设备的区别
在实验室中进行神经/EEG测试时，通常使用“湿”电极，电极上涂有导电凝胶并固定在紧贴头皮的脑电帽中，以降低皮肤阻抗并改善信号质量，从而能够从多个电极位置获取完整的EEG记录。IDUN Guardian入耳式EEG耳塞采用获得专利的无凝胶“干”电极(DRYODE)，实现了低阻抗、高质量数据采集，并且佩戴舒适、便捷，适合长时间使用。
利用入耳式EEG耳塞将人类认知洞察化为现实
“革命性”一词经常被滥用。许多被冠以“革命性”之名的技术，最终往往未能兑现承诺。然而，IDUN Guardian的入耳式EEG耳塞是名副其实的“革命性”产品，因为它是首款将脑传感技术应用于睡眠和生产力追踪的消费级耳戴式设备。
ADI与IDUN的合作使IDUN Guardian具备洞察能力，从而在健康和保健领域开创变革性应用：从改善睡眠和提升认知表现，到增强助听器功能，再到开发用于追踪注意力和控制方向的脑机接口，甚至实现对阿尔茨海默症和癫痫的早期检测，应用前景广阔。
参考文献
1 “The Global Sleep Crisis”，ResMed’s 2024 Sleep Survey。
2 Neda Mahdavi、Leili Tapak、Ebrahim Darvishi、Amin Doosti-Irani和Masoud Shafiee Motlagh，“Unraveling the Interplay Between Mental Workload, Occupational Fatigue, Physiological Responses, and Cognitive Performance in Office Workers”， Scientific Reports，2024年。
3 Mike Thornton、Danilo Mandic和Tobias Reichenbach，“Comparison of Linear and Nonlinear Methods for Decoding Selective Attention to Speech from Ear-EEG Recordings”，arXiv，2024年。
4 Netiwit Kaongoen、Jaehoon Choi和Sungho Jo，“Speech-Imagery-Based Brain-Computer Interface System Using Ear-EEG”， Journal of Neural Engineering，2021年。
