Умные контактные линзы уже существуют, и мы сможем делать с ними поразительные вещи. Умные контактные линзы от Samsung Какие материалы используют в очковых линзах

У интернет-гиганта Google в тайных подвалах штаб-квартиры в Маунтин-Вью есть “секретное” подразделение Google X, занимающееся всякими безумными футуристическими разработками. Среди них есть , и еще только Ларри Пейдж знает что. Одним из смелых проектов значится и умная линза, которая должна помочь диабетикам в индикации уровня сахара в крови. Вы уже могли о них на нашем сайте, а тем временем проект сделал довольно большой шаг вперед.

Медицина - довольно специфическая отрасль. Дело в том, что даже если вы изобрели прибор, который чудесным образом лечит все известные и неизвестные болезни, то он сначала должен пройти сертификацию в соответствующих инстанциях. И это абсолютно правильно, ведь неизвестно какие последствия и побочные эффекты могут быть в результате новых методов. А рисковать здоровьем масс совершенно точно нельзя. Так что все логично.

На днях же компания Google заключила стратегическое партнерское соглашение с Alcon, подразделением компании Novartis, которая известна своими разработками в области медицины. Данное партнерство поможет компаниям объединить усилия по созданию “умной линзы” для скорейшего ее выведения на рынок. Опыт разработок Novatris, в частности, должен поспособствовать быстрому прохождению всех необходимых этапов сертификации.

Линза должна будет оповещать диабетиков о критических уровнях глюкозы в крови с помощью встроенного светового индикатора. Также рассматривается вариант, когда линза сможет использовать встроенные датчики для того, чтобы производить адаптивную коррекцию зрения. Последнее должно помочь людям в возрасте, которым тяжело фокусироваться на близлежащих предметах, но пока является лишь потенциальным направлением развития технологии.

Как это работает?

Итак, как же инженерам из Google удалось разместить все необходимые компоненты на такой специфической штуке, как контактная линза. Давайте разбираться!

Сама линза состоит из трех слоев, два из которых служат “хлебом” для “бутерброда” электроники. Внутри установлены миниатюрные сенсор глюкозы, контроллер, конденсатор и антенна. Все это помещается между двумя мягкими слоями линзы.

Одной из главных задач для конструкторов было создание электроники, которая бы работала на рекордно маленьких мощностях, ведь необходимость размещать аккумулятор в линзе (а тем более заряжать его) могло бы сделать пользование устройством близким к невозможному. Решена эта проблема с помощью технологии RFID, с помощью которой энергия будет поступать в линзу одновременно с передачей данных “родительскому” устройству. Т.е. полностью автономной линза пока не станет.

Общение с внешними устройствами обеспечивает антенна, которая составляет наиболее видимую часть электроники (кольца на линзе). При этом их толщина не превышает толщину человеческого волоса. Улавливаемые антенной волны преобразуются в энергию и информацию, которая расходится в конденсатор и чип соответственно.

Замер уровня глюкозы происходит из слезы с помощью миниатюрного глюкометра. Для этого не обязательно плакать, ведь немного слезы все время находится на поверхности глаза. Ее-то и достаточно для анализа.

В будущем инженеры хотят внедрить в линзу светодиод, который бы загорался при критических уровнях сахара. Однако сделать это не так просто. Все дело в том, что в светодиодах содержится мышьяк - ядовитый металл. Вполне может быть, что его наличие пройдет без каких-либо негативных последствий, но все же для этого нужны дополнительные исследования. Слизистая среда, да еще и в непосредственной близости от глаза, - сами понимаете.

Итог

В целом, “умная” линза может стать настоящим спасением для многих людей, страдающих от сахарного диабета, ведь почти все современные средства определения уровня глюкозы подразумевают иглы и анализ крови. В случае же, если человек может нормально носить линзы (а, как показывает практика, так делать могут не все), для него подобная технология может значительно облегчить жизнь.

Теперь вы знаете, как устроены умные линзы от Google. Предложения для рубрики “Как это работает” оставляйте в комментариях или же пишите мне в

Продуктом современных цифровых технологий стали умные линзы, которые начали применяться в лечение глазных заболеваний. С начала 2000-х годов мировые ведущие электротехнические фирмы стали разрабатывать усовершенствованные оптические средства, оснащенные специальными электронными устройствами. Главным недостатком новых изделий оказалось то, что их неудобно носить, они искажали зрение и ломались.

Что собой представляют?

Разработанные путем применения современных цифровых, умные контактные линзы обеспечивают выполнение дополнительных функций, которые несвойственны человеческому глазу. Так, при помощи кибернетических хрусталиков возможно производить запись, хранение и воспроизведение изображений. Другой тип изделий предполагает замену глазного хрусталика кибернетической линзой, которая, кроме функции фото- и видеокамеры, помогает излечить астигматизм, близорукость, дальнозоркость.

Для защиты органы зрения от воздействия естественного и антропогенного УФ- излучения созданы умные линзы со встроенным фильтром.
Линзы состоят из гибких проводов, сенсорных датчиков и антенны.
Разработаны устройства для улучшения зрения, оснащенные электронными сенсорами для измерения уровня глюкозы в крови для больных диабетом. Оптические изделия для глаз комфортны в ношении. Элементы электроники связаны между собой гибкими проводами, которые находятся внутри эластичного материала, служащего защитой глаза от поломки линз. Устройство работает от антенны, изготовленной из специального нановолокна. Источник питания является слабым звеном умных линз, поскольку антенну можно устанавливать в строго определенных местах. Сенсоры оснащены специальной LED-лампой, которая включается в случае повышения уровня глюкозы в крови.

Готовы ли вы испытать на себе суперзрение? Совсем скоро мы сможем пользоваться умными контактными линзами из будущего. Сейчас вы узнаете, какие возможности откроют для нас такие технологии.

Умные контактные линзы уже существуют, и мы сможем делать с ними поразительные вещи

Алексей Зеньков

Это уже не первый раз, когда технологический гигант предпринимает попытку сделать нечто для наших глаз – в 2014 году представила проект по созданию умных контактных линз , а в 2015-м получила патент на создание линз на солнечных батареях . Следующая волна появления подобных устройств может случиться через многие годы, но уже сейчас никто не сомневается в их огромном потенциале.

Только взгляните:

Контролировать здоровье станет проще

Доктор в ваших глазах лучше, чем доктор в кармане. Популярность фитнес-трекеров не даст соврать – нам нравится собирать данные о собственном здоровье. Однако существующие сейчас технологии довольно ограничены.

Томас Квинн, глава отдела контактных линз в Американской ассоциации оптометрии, видит подобные линзы и в качестве инструмента для доставки лекарств. Линзы могли бы подавать медикаменты прямо в глаза, сделав неудобные глазные капли пережитком прошлого.

Очки для чтения больше не понадобятся

В докладе Technology Review говорится, что умные линзы, возможно, смогут автоматически настраивать фокусировку. Это значит, что форма линз будет меняться в зависимости от того, куда мы смотрим.

Исчезнет необходимость в носимых устройствах

Умные линзы могут сделать умные часы бесполезными. Создатели носимых устройств обещали нам возможность оторваться от смартфонов и все равно оставаться в курсе всех уведомлений. В реальности мы получили просто дополнительные гаджеты, с которым все так же возимся. Умные контактные линзы, оснащенные встроенными камерами, датчиками и антеннами, делают эти громоздкие некрасивые устройства лишними.

Не нужно будет вглядываться в мелкие символы на экране браслета. Умными контактными линзами можно будет управлять с помощью движений глаз, а вся нужная информация будет прямо перед глазами благодаря встроенному проекционному дисплею.

Больше не понадобится носить с собой удостоверение личности

Зачем копаться в сумке в поисках паспорта, когда охранник в баре может понять, что вы совершеннолетний, просто взглянув вам в глаза?

Google LLC / USPTO, 2018

Компания Google подала заявку на патент, описывающий оптическую систему для очков дополненной реальности, позволяющую проецировать изображение в глаз прямо из линзы очков, а не из дополнительной призмы или другого элемента.

В отличие от устройств виртуальной реальности, очки и шлемы дополненной реальности позволяют пользователю видеть реальный мир вокруг и лишь накладывают на него синтетическое изображение. Поскольку такое наложение - это достаточно сложная с технической точки зрения задача, пока эти устройства стоят гораздо больше шлемов виртуальной реальности, а инженеры за последние годы предложили множество различных конструкций для их оптической системы. К примеру, они по-разному решают проблему использования вместе с очками дополненной реальности очков для компенсации нарушений зрения. Инженеры Intel в своем прототипе очков использовали лазерный проектор, установленный в дужке очков, и проецирующий изображение напрямую на сетчатку глаза. А Google в своих очках использовала для проекции отдельный полупрозрачный блок, располагаемый перед обычными очками.

В своей патентной заявке инженеры из Google описали новую конструкцию, позволяющую разместить оптическую систему для проекции изображения в глаз непосредственно в линзе корректирующих или других очков. Линза в такой схеме состоит из двух совмещаемых частей, в одной из которых располагается световод, идущий от края линзы к центру. С края к торцу световода примыкает проекционная система, состоящая из небольшого экрана и призмы.

Схема прохождения лучей от экрана к глазу

Google LLC / USPTO, 2018

Попадая в световод, лучи от экрана проходят к центру линзы, а именно к области, в которой она граничит со второй частью линзы. На этой границе разработчики предлагают размещать массив из отражательных элементов, которые могут быть выполнены из металла или полупрозрачного материала. Поскольку между отражательными элементами будет оставаться свободное пространство, массив будет полупрозрачным и не будет сильно мешать обзору.

Две совмещаемые половины линзы

В наше время трудно представить себе область, в которую бы не вторглись «умные», высокотехнологичные вещи. Еще несколько десятилетий назад многие такие устройства казались нам абсурдными и не реальными, а теперь они являются частью нашей повседневной жизни. По этой причине появление «умных» линз, своеобразного глазного мини-компьютера, уже не вызывает ни у кого удивления. Области применения у таких устройств могут быть самыми разнообразными – от медицины до воспроизведения информации и навигации. Но, в первую очередь, благодаря тому, что линзы с мини-компьютером размещаются практически внутри организма человека, они способны решать важнейшие для здоровья задачи.

Кажется, что с появлением Google Glass уже в самом ближайшем времени наступит тот долгожданный момент, когда увидят в свет и «умные» линзы. Однако линзы с мини-компьютером – пока только область перспективных разработок и таким устройствам еще следует пройти серьезный путь для того, чтобы стать массовым изделием. В частности, возникает проблема создания линз, способных решать конкретные задачи, но при этом они должны оставаться абсолютно безвредными для восприимчивых человеческих глаз. Тут на пути ученых встает несколько основных трудностей.

Для того, чтобы разместить микросхемы или дисплеи в линзах, необходимо сделать их одновременно изогнутыми и компактными. Вследствие этого либо дисплей получается с достаточно плохим качеством отображения, либо сама линза приобретает более серьезную жесткость и непрозрачность, что чревато для глаз человека. Во-вторых, встает вопрос разработки нового материала глазных линз, на котором можно было спокойно разместить миниатюрную электронику, но при этом сам материал должен обеспечивать приток кислорода к роговице.

Одним словом, материал, из которого изготавливаются сами линзы, должен обладать способностью «дышать». Линза с мини-компьютером не должна раздражать или каким-то образом мешать глазу человека. Соответственно, материал должен быть также эластичным, мягким, прочным, стойким к воздействию температур. В-третьих, возникают трудности с питанием подобного мини-компьютера в линзах. Требуется создание совсем крошечных источников питания определенной емкости, которые можно будет прикрепить возле глаза. При этом устройство должно получиться максимально удобным в повседневном использовании.

Как мы видим, проблем на пути создания «умных» линз вполне достаточно, однако многие компании и научно-исследовательские организации уже представили ряд перспективных разработок в этом направлении, заслуживающих внимания.

«Умные» глаза для диабетиков

Например, компания Google после успешного выпуска такого девайса, как Google Glass, работает над тем, чтобы разработать «умную» линзу. Она будет предназначена для людей с сахарным диабетом. Как известно, этим заболеванием страдает каждый девятнадцатый житель нашей планеты. Для того, чтобы избежать серьезных проблем со здоровьем, им приходится регулярно отслеживать уровень сахара. Для этого можно сдать кровь на медицинское исследование, а более удобный, современный вариант – сенсоры, размещаемые под кожей и предоставляющие данные на внешние устройства об уровне сахара в крови. Однако лаборатория Google X, где проходят тестирование различные экспериментальные идеи, предложила в этом году свое оригинальное решение – «умные» линзы, измеряющие уровень глюкозы в крови.

Устройство выглядит как мягкие линзы, на которых располагается электроника. Линзы изготовлены из биосовместимого материала наподобие эластичного пластика. В них встроен миниатюрный сенсор для определения уровня сахара, а также антенна с чипом, предназначение которых – передача данных и получение энергии по радиоканалу от внешнего девайса. Сенсор анализируют состав слезной жидкости в глазах человека ежесекундно. Инженеры Google планируют также оснастить «умные» линзы небольшим светодиодом, посредством которого будет происходить оповещение о чересчур высоком/низком уровне сахара. Причем подобное уведомление сможет функционировать даже когда глаза человека будут закрыты.

Пока это лишь прототип интеллектуальной линзы, призванной облегчить жизнь людей, страдающих диабетом. Данное устройство еще далеко от того, чтобы быть запущенным в массовое производство. Однако в Google уже активно ищут партнеров среди ведущих поставщиков медицинского оборудования, чтобы несколько доработать «умные» линзы и выпустить для них ряд специализированных приложений. Например, чтобы оперативно информировать об уровне сахара в крови не только человека, носящего такие линзы, но и его лечащего врача.

Борьба с глаукомой

На самом деле первая разработка по внедрению электроники в глазные линзы была представлена еще в 2008 году учеными из Калифорнии. Предназначение электронного девайса – отслеживание внутриглазного давления у больных глаукомой. Как известно, глаукома выражается в высоком внутриглазном давлении, это довольно распространенное глазное заболевание. Если сделать диагностику на раннем этапе развития этого заболевания, то можно принять меры для предотвращения ухудшения зрения и, тем самым, предотвратить слепоту. Ученым удалось создать микросхему изогнутой формы, способную работать в качестве сенсора давления. Однако материал, используемый для изготовления линзы, не был прозрачным и имел малый процент гибкости, что отрицательным образом отражалось на состоянии человеческих глаз.

SENSIMED Triggerfish®. Ист. SENSIMED

Спустя два года компания Sensimed выпустила свои «умные» линзы для диагностирования глаукомы. Они получили название Triggerfish и через некоторое время стали доступными для европейских потребителей. Однако устройство получилось довольно большим, оно не совсем подходит для повседневного пользования. Отпугнула людей и цена – восемь тысяч евро за полный комплект, куда входят сами глазные линзы с двумя датчиками, антенна для получения информации с сенсоров, миниатюрный приемник и кабель. Сенсоры оценивают изменение кривизны роговицы, по которым и определяется внутриглазное давление. Антенна закрепляется посредством специального материала вокруг глаза. Через кабель данные передаются с антенны на приемник, располагающийся на теле человека.

Далее полученные параметры можно скачать себе на компьютер через Bluetooth и проанализировать. Устройство способно отслеживать показатели внутриглазного давления круглосуточно, однако, очевидно, что носить такие линзы постоянно просто неудобно. Громоздкость и высокая стоимость пока не сделали «умные» линзы Triggerfish массовым продуктом.

Однако возможно, что в скором времени появятся более перспективные разработки, поскольку не так давно ученые их южно-корейского института Ульсан в ходе экспериментов сумели получить особый материал, который обеспечивает необходимую гибкость и прозрачность. Как правило, при изготовлении прозрачных элементов в линзах используется сочетание оксида олова и индия. Здесь же речь идет о применении при изготовлении «умных» линз структуры, где серебряные нано проводники размещаются между слоями графена. Такой материал обладает высокой эластичностью и сравнительно низким сопротивлением, одновременно обеспечивая отличное пропускание видимого света. Благодаря новому материалу, вероятно, открывается дорога к созданию линз со встроенной электроникой или дисплеем, которые будут накрывать всю роговицу глаза.

Воспроизведение информации

Помимо области здоровья и медицины, разрабатываются интересные прототипы глазных линз, которые несут в себе самые неожиданные функции и возможности. Например, воспроизводят для глаз человека информацию, поступающую от внешних источников. Это своего рода маленький дисплей, размещаемый прямо в глазах и обеспечивающий трансляцию видео картинки. Зачем это нужно? В частности, такие «умные» контактные линзы в перспективе смогут упростить труд диспетчеров в аэропортах, которым сегодня приходиться постоянно переводить свой взгляд с одного монитора на другой, вследствие чего их внимание рассеивается. Такая работа требует предельного внимания, концентрации и напряжения, поэтому нередко случаются фатальные ошибки. «Умные» линзы смогут обеспечить как бы наслаивание картинки дисплея с линзы на изображение монитора. Это будет способствовать снижению напряжения и устранению ошибок в столь важных областях деятельности человека.

Также контактные линзы со встроенным мини-компьютером могут быть задействованы врачами-хирургами, чья малейшая ошибка чревата самыми серьезными последствиями. Благодаря «умным» линзам можно будет свести к минимуму риск возникновения ошибок во время операции вследствие нервного напряжения или не внимательности. В таких линзах врач может своевременно увидеть изображение, содержащее жизненно важные подсказки.

Таким образом, область применения «умных» линз действительно необычайно широка. Трудностью на пути развития этой технологии является создание миниатюрных, изогнутых микросхем, а также материалов, обладающих одновременно прозрачностью, стойкостью и эластичностью. Однако наука постоянно идет вперед, и нет никаких сомнений, что в скором времени ученые создадут «умные» линзы, которые будут не только функциональными, но и полностью безопасными для глаз.