211service.com
Kaip sukurti bioninę akį
Žmonės negalvoja, ar nešioti „Bluetooth“ ausines, kad galėtų kalbėtis mobiliaisiais telefonais. Na, vieną dieną gali būti neįprasta nešioti kontaktinį lęšį, kuris telefono ekraną projektuoja tiesiai į akį. Vašingtono universiteto mokslininkai žengė svarbų pirmąjį žingsnį kuriant kontaktinius lęšius, kurie galėtų būtent tai padaryti. Sujungę metalines grandines ir šviesos diodus (LED) į polimero pagrindu pagamintą lęšį, jie sukūrė funkcinę grandinę, kuri yra biologiškai suderinama su akimi.
Akys turi tai: Tyrėjai sukūrė biologiškai suderinamą kontaktinį lęšį su veikiančiais šviesos diodais, parodyta čia. Jie tikisi, kad būsimos lęšio versijos gali veikti kaip biomedicininis jutiklis arba pateikti ekraną, esantį ant žmogaus regėjimo lauko.
Jei pažvelgsite į objektyvo struktūrą, tai tik paprastas polimeras, sako Babakas Parvizas , Vašingtono universiteto elektrotechnikos profesorius. Daugelis tyrėjų naudoja elektroniką polimeruose, kad sukurtų, pavyzdžiui, lanksčias grandines ar ekranus. Mes supratome, kad galime pagaminti daugybę funkcinių prietaisų, kurie yra tikrai maži, ir juos galima įtraukti į kontaktinius lęšius, kad būtų galima padaryti daug daugiau nei tik pagerinti regėjimą, sako Parvizas.
Jis sako, kad komanda sukūrė elektroninį objektyvą turėdama du pagrindinius tikslus. Vienas iš tikslų buvo išsiaiškinti, ar būtų įmanoma sukurti „heads-up“ ekraną, kuris galėtų uždėti vaizdus ant žmogaus regėjimo lauko, tuo pačiu leisdamas pamatyti realų pasaulį. Tai būtų savotiška papildyta realybė, aiškina Parvizas. (Žr. TR10: Papildyta realybė.) Kariai galėtų naudoti technologiją norėdami pamatyti informaciją apie savo aplinką, surinktą iš jutiklių. Arba civiliai galėtų naudoti elektroninį objektyvą kaip mobiliojo telefono ekraną, kad matytų, kas skambina, ir žiūrėti vaizdo įrašus važiuojant į darbą ir atgal, nors šie tikslai yra ilgalaikiai, sako jis.
Kitas galimas pritaikymas yra naudoti lęšį kaip jutiklį, kuris galėtų stebėti cheminių medžiagų kiekį organizme ir pranešti vartotojui, jei jie rodo ligos požymius. Nors Parvizas nesigilins į detales apie konkrečius jutiklius, kuriuos gamina jo komanda, jis paaiškina, kad daugelį sveikatos rodiklių galima stebėti iš akies paviršiaus. Pasak jo, gyvos akies ląstelės netiesiogiai liečiasi su kraujo serumu, kuriame yra ligų biomarkerių. Jei jutiklis, skirtas šiems biologiniams žymenims užfiksuoti, būtų įmontuotas į objektyvą, gydytojai galėtų turėti visiškai naują, neinvazinį įrankį ligų tyrimams. Be to, lęšis galėtų nuolat stebėti pokyčius laikui bėgant, kad būtų galima gauti išsamesnį vaizdą apie žmogaus sveikatą.
Tiesa, šios paraiškos yra už metų. Tačiau Parvizas ir jo komanda padėjo pamatus darbui. Straipsnyje, pristatytame Tarptautinė mikroelektros mechaninių sistemų konferencija Praėjusią savaitę Tuksone, AZ, mokslininkai aprašo, kaip jie sukūrė objektyvą su 16 veikiančių šviesos diodų. Lęšis buvo pagamintas iš polietileno tetraftalato substrato – tokio plastiko, kuris naudojamas gėrimų buteliuose – kuris buvo uždengtas metaliniais laidais šviesos diodams sujungti.
Be laidų, mokslininkai naudojo chemines medžiagas, kad iškirptų apskritus įdubimus, kuriuose būtų įdedami šviesos diodai. Parvizas pažymi, kad vienas iššūkis kuriant veikiančią elektroniką ir optoelektroniką į plastiką yra tai, kad šie įrenginiai turi būti gaminami naudojant didelę šilumą, kuri išlydytų plastiką. Siekdama išspręsti šią problemą, jo komanda pagamino šviesos diodus ant atskiro pagrindo, užtikrindama, kad įrenginius būtų galima lengvai išimti ir perkelti ant plastikinio lęšio.
Tada mokslininkai visiškai surinktus elektroninius lęšius padengė polimetilmetakrilatu (PMMA), biologiškai suderinama medžiaga. PMMA taip pat naudojamas kietiems kontaktiniams lęšiams padengti, sako Parvizas, todėl jo lęšiai yra panašesni į kietus kontaktinius lęšius, nei į minkštus kontaktinius lęšius, kuriuos nešioja dauguma žmonių. Paskutiniame etape mokslininkai suformavo plastiką į lęšio formą.
Kai komanda išbandė lęšius, grandinė buvo gyvybinga, o šviesos diodai užsidegė. Tyrėjai taip pat įdėjo lęšį į triušio akį 20 minučių ir nerado jokio neigiamo poveikio. Tačiau jie neįjungė elektronikos, kol objektyvas buvo triušio akyje. Manau, kad turime būti atsargūs dėl to, kas nutinka akiai, kai ji įsijungia, sako Parvizas. Tai veikianti grandinė. Tai gali sukurti šiek tiek šilumos. Turime imtis visų įmanomų atsargumo priemonių, kad įsitikintume, jog tai saugu. Nors tiesa, kad žmogaus kūnas gali atlaikyti įvairią temperatūrų diapazoną, galiausiai grandinės turi būti suprojektuotos taip, kad sunaudotų itin mažą energijos kiekį.
Idėja sukurti grandinę į kontaktinį lęšį yra įdomi – ji patraukia dėmesį, sako George'as Whitesidesas , Harvardo chemijos profesorius, kuris nėra susijęs su projektu. Apie tai neabejotinai kalbėjo kiti, bet aš bent jau niekada nemačiau jokio įgyvendinimo. Whitesidesas priduria, kad tai yra ankstyvas žingsnis ir vis dar kyla problemų dėl energijos tiekimo lęšiui, kai jis yra akyje. Be to, Vašingtono universiteto prototipas neturi aiškios funkcijos.
Vienas iš kitų komandos žingsnių bus padidinti objektyvo šviesos diodų skaičių iki kelių šimtų, tikintis sukurti perspektyvų ekraną. Šiuo metu šviesos diodai yra apie 300 mikrometrų skersmens, o tai akivaizdžiai riboja jų skaičių, kurį galima įdėti į objektyvą. Be to, tokio dydžio šviesos diodai linkę lūžti formuojant objektyvą. Parviz komanda būsimuose eksperimentuose stengsis sumažinti šviesos diodus iki 30 mikrometrų, o tai leistų objektyvui rodyti kelis šimtus pikselių, sako jis.