引言
在全球范围内，近视问题正日益演变为严峻的公共卫生挑战。据世界卫生组织数据显示，中国近视患病率位居世界前列，青少年近视率更是居高不下。近视的形成是遗传与环境因素共同作用的结果，其中视觉环境因素对近视的发生发展影响重大。像光照强度、光谱特性以及近距离用眼行为等，都在近视进程中扮演着关键角色。然而，当前近视研究面临诸多困境。一方面，数据采集方式存在缺陷，大多依赖主观报告或简单设备，导致数据客观性和准确性大打折扣。例如，让学生主观记录自己的用眼时长和光照环境，误差较大。另一方面，隐私保护和长期追踪困难重重。传统的摄像头或可穿戴设备在收集数据时，极易引发隐私争议，而且难以满足长达数年的纵向研究需求，这使得深入探究近视病因变得异常艰难。
01 2025开放科学资助项目概况
此次资助项目资金总计 150 万美元，将分为 3 项，每项高达 50 万美元，主要用于覆盖设备采购、人员薪资等直接研究成本，确保研究能够顺利开展。
在申请条件方面，要求研究必须由非营利性机构开展，且需使用 VEET 设备进行至少 3 年的纵向观察研究，同时要将眼轴长度及睫状肌麻痹验光结果纳入关键指标进行监测。这一要求旨在确保研究的科学性和严谨性，通过长期、客观的数据收集，深入分析近视发展的相关因素。
数据共享也是该项目的重要环节，需遵循 FAIR 原则，即数据要具备可发现、可访问、可互操作和可重用性。所有研究产生的匿名数据集都将公开，这将促进全球科研人员对近视问题进行更深入的联合研究，实现资源共享和优势互补。
在研究设计上，项目给出了明确建议。人群选择聚焦儿童及青少年（3 - 16 岁），这一年龄段是近视发生发展的关键时期，覆盖该阶段有助于及时发现近视风险因素并采取干预措施。在环境变量研究方面，鼓励对比城乡差异以及不同教育模式（如户外活动时长不同）下的视觉体验差异，探究环境因素对近视的影响机制。此外，跨学科整合也是一大重点，倡导结合基因组学、行为心理学等多学科知识，全面解析基因与环境之间的交互作用，为近视研究提供更全面的视角。
02 VEET设备详解
目前的近视研究已经证明了长时间的视觉体验对健康眼部发育的作用。光学线索以及光线照射到视网膜上的光谱、强度和时间特性都是影响眼睛发育的已知因素。然而，对于这些外在因素中哪些最重要，或者它们如何与个体之间内在的身体和神经差异相互作用，人们的理解仍然有限。确定最重要的促成因素一直是一项挑战。由于眼睛的发育会持续到个体 20-21 岁左右，因此研究必须是纵向的、纯观察性的，以尊重参与者的隐私。此外，现有的研究方法存在严重的局限性：主观报告与客观测量的相关性较差，而当前用于测量视觉体验的设备还很简陋、不可靠，并且会引发隐私问题。
视觉环境评估工具（VEET），通过将最高质量的光谱、亮度、运动和距离传感器集成到一个坚固、轻便、全天候可穿戴的外形中来解决所有这些挑战。为了保护佩戴者的隐私，没有摄像头或麦克风：VEET 测量的只是从环境中反射回来的光。改进的研究工具可以帮助研究人员更好地了解环境因素对近视发展的影响，并建立眼睛生长的科学模型。
2.1 硬件架构与设计
飞行时间传感器（ToF，ams OSRAM TMF8828）：用于精准测量近距离物体的距离，为研究用眼距离与近视的关系提供数据支持。 光谱传感器（ams OSRAM AS7341）：可对 350 - 1000 纳米范围内的环境光光谱信息进行测量，帮助分析不同光源对眼睛的影响。 环境光传感器（ALS，ams OSRAM TSL2585）：负责测量光照强度（单位为 lux）以及检测光闪烁情况，其测量范围为 0.1 - 10 万 lux，能有效监测日常环境中的光照变化。 惯性测量单元（IMU，Bosch BMI270）：用于记录设备的运动和方向信息，通过三轴加速度计（测量范围 ±4g）和三轴陀螺仪（测量范围 ±2000 度 / 秒），可以捕捉佩戴者的头部运动状态，分析不同活动场景下的用眼习惯。
图示：IMU 轴方向
2.1.2 硬件平台
关键词：开源软件、支持设备配置、实时数据访问和固件更新。开源的 VEETManager 软件为研究人员提供了便捷的操作界面。通过该软件，研究人员可以轻松进行设备配置，实时查看传感器数据，方便地访问存储数据，还能及时进行固件更新，确保设备始终处于最佳运行状态。
图示：VEETManager中的光谱传感器预览
2.2 核心技术及优势解析
VEET 的核心技术融合了先进的传感器集成、优化的光学配置、高效的数据记录存储以及严格的隐私保护机制。关键词：协同监测、优化透光、便捷读写、匿名测量、兼容性强。
2.2.1 传感器集成与高精度测量优势
VEET 集成了 ToF 传感器、光谱传感器、ALS 传感器和 IMU 等多种先进传感器。ToF 传感器利用垂直腔面发射激光（VCSEL）发射红外光，通过测量光返回时间计算物体距离，最大视场角 41°×52° ，8×8 测量区域内的 64 个测量点可精准捕捉近距离物体位置信息，在 2 米范围内实现高精度距离测量，为研究用眼距离与近视的关系提供可靠数据。光谱传感器的 11 个通道（8 个窄带和 3 个宽带）能细致分析环境光光谱，进而准确估计光谱功率分布（SPD）和相关色温（CCT），精细解析自然光与人工光源差异，为研究不同光谱对眼睛的影响提供关键数据支持。ALS 传感器除测量光强（测量范围 0.1 - 10 万 lux，精度可达 ±10% ，经与 Minolta CL500a Illuminance Spectrophotometer 对比验证）外，还能提供紫外光（UVA）、可见光和红外光的光谱计数并检测光闪烁。通过复杂算法补偿对红外光的响应，使其在不同光照环境下都能准确测量光强。IMU 实时监测设备运动和方向，借助 6 自由度，可准确识别头部姿态与活动模式，区分低头阅读和户外运动等场景，为分析用眼行为提供重要依据。
这些传感器协同工作，实现了对光谱、光照强度、距离和运动的多维数据采集，充分发挥了高精度测量优势。
2.2.3 数据记录存储与数据完整性保障
镜腿电子模块以最高每两秒一次的采样频率记录数据，并存储为 CSV 格式。这种格式通用性强，方便研究人员使用各种数据分析软件进行后续处理。通过标准 USB-C 接口可轻松访问数据，确保数据获取便捷。同时，每个传感器数据输出完全开放，研究人员可对数据进行后续处理和验证，CSV 格式也便于数据的分析和管理，有力保证了数据的完整性和可追溯性。
2.2.4 隐私保护与长时间佩戴适用性
高度重视隐私保护，设备仅测量环境反射光，不记录任何个人识别信息，且无摄像头和麦克风，从源头上杜绝了个人隐私信息的收集。这种设计让用户无需担忧隐私泄露问题，可舒适、安心地长时间佩戴，为长期研究提供了可靠的数据采集方式，非常适合日常使用。
2.2.5 整体设计优势
在硬件设计上，每只镜腿约 20 克，设计轻便，加上长续航能力，一次充电可支持超过 24 小时使用，还可通过 USB-C 接口快速充电，满足全天佩戴需求。
外形稳定，VEET 传感器直接集成在与佩戴者眼镜架相连的镜腿中，提供了放置的稳定性和一致性——尽可能靠近眼睛。
在兼容性方面，能适配多种商业眼镜框，既可容纳透明镜片，也可容纳处方镜片。适合 7 岁以上不同年龄段人群使用，可满足不同研究场景和人群的需求。
开源的 VEETManager 软件为设备管理和数据处理提供丰富功能，操作界面友好，不需要交付后校准，只需保持光学玻璃清洁，降低了研究人员的使用门槛。
应用范围广泛，不仅在近视研究领域发挥重要作用，还可拓展到游戏、娱乐和其他健康研究等视觉体验相关领域。
另外，该设备存在的局限性研究团队在以下文献中也提到了，笔者总结了几点：
视场角有限：传感器视场角较窄，可能限制数据捕捉范围；校准复杂：不同环境下的光谱和光照强度变化需额外校准；数据同步误差：每个镜腿独立记录数据，时间同步误差可达10秒；适用性调整：设计主要针对近视研究，功能和应用场景需根据需求调整；数据处理复杂：需专业软件和工具，后处理方法需根据研究目标调整。
综上所述，尽管VEET存在视场角有限、校准复杂、数据同步存在误差、功能和应用场景有待拓展、数据处理难度较大等局限性，但这并不影响其在当前研究中的重要价值。其卓越的优势，如高精度的多维数据采集、可靠的隐私保护机制、便捷的数据记录存储方式、良好的兼容性以及广泛的应用范围等，使其能够有效弥补传统研究方法和设备的不足。随着技术的不断进步与优化，未来 VEET 有望克服现有局限，为视觉研究领域带来更多突破，推动相关研究迈向新的高度，助力构建更加完善的视觉健康研究体系。
03 本土化路径与产业机遇
类似 VEET 等设备的推出有助于近视研究更进一步迈向“客观量化”时代，虽然 VEET 被定义为一款非商业工具，但其依托的底层技术也为眼科产品提供了巨大的应用潜力。如开发类似VEET的工具，能够满足市场对个性化、数据驱动的护眼产品的需求。企业可通过合作与创新，优化传感器技术，提升数据处理和分析能力，同时确保隐私保护，为用户提供安全、可靠、高效的眼科解决方案。
中国拥有深厚的电子工业土壤，在传感器研发、硬件制造以及软件开发等领域具备强大的实力和丰富的经验。目前国内已有不少科研团队和企业关注到近视防控精准量化领域的巨大需求，或许已有相关产品正在紧锣密鼓地研发中。随着技术的不断进步和创新，未来有望出现更适合中国人群的近视研究和防控设备，为守护国人眼健康提供有力保障。
具体在本土化改良和应用上，有以下技术借鉴方向，作个抛砖引玉：
1.设备适配与技术创新：面部形态优化：针对中国儿童面部形态的特点，改进镜腿铰链设计，避免佩戴滑落；低成本替代方案：联合国产传感器厂商，开发简化版VEET（保留核心功能），降低大规模队列研究成本。
2.特色场景研究与政策联动：“双减”政策效果评估：利用 类VEET 监测课外补习减少后，儿童户外光照时长与光谱质量的变化；教室光环境优化：对比不同光照环境对学生眼轴增长的影响，为如《中小学校教室采光和照明卫生标准》修订提供证据；电子屏幕使用指南：基于ToF与光谱数据，制定分年龄段的屏幕使用时长、距离及光源色温建议。
3. 数据生态与国际合作：区域数据库建设：建立“长三角城市群”与“西部农村”视觉环境数据库，分析经济发展水平与近视风险的关联；跨国比较研究：联合新加坡、韩国等高近视率国家，探索东亚人群共性与差异性的环境风险因素。
结语
类 VEET 的设备不仅是一款数据采集工具，其依托的底层技术是视觉环境暴露组学研究的基石，核心价值在于：打破“黑箱”——将模糊的“近距离用眼”“光照不足”等概念转化为可量化的光谱、距离、时间参数；驱动个性化干预：通过大数据识别高风险个体，制定“一人一策”防控方案（如定制化护眼灯参数）；赋能政策制定：为教育照明标准、电子产品准入规范提供科学依据。
唯有以工具为舟、数据为桨，方能驶向近视精准防控的彼岸。
本文参考：
1.AAOPT官方网站
2.projectveet.com
2.Sullivan D, Nicholls A, Thompson S, et al. The Visual Experience Evaluation Tool: A Myopia Research Instrument for Quantifying Visual Experience[J]. bioRxiv, 2024: 2024.09. 20.614212.
