Нано линзы для глаз с камерой. Линзы от Google. Как это работает. На что обращают внимание при покупке очковых линз

Недавно стали известны подробности патентной заявки компании Samsung, которую она подала еще в 2014 году. И стало понятно, что, вероятно, корейский технологический гигант разрабатывает умные контактные линзы, которые предназначены для решения задач, с которыми не справились Google Glass.

Эти линзы включают в себя миниатюрный компьютерный чип и камеру, которые будут позволять делать фотографию просто моргнув глазом. Встроенная в эту конструкцию антенна будет отсылать изображение в мобильное устройство для хранения и просмотра. Вам это ничего не напоминает? Очень похоже на то устройство, которое фигурировало в одной из серий фильма "Миссия невыполнима" с Томом Крузом.

Кроме того, такая контактная линза будет показывать прямо в поле зрения пользователя информацию, полученную из Интернета, примерно так, как это происходит в системах дополненной реальности. Согласно патентному описанию, контактные линзы смогут показывать инструкции по ориентированию и навигации, что будет особенно полезно пожилым людям с ослабевшей памятью, искать в интернете информацию, основываясь на том, что он видит в окружающем мире.

Напомним, что не только Samsung занимается разработкой умных контактных линз. Например, уже с 2014 года Google совместно с фармацевтической компанией Novartis ведет проект разработки контактных линз, которые предназначены для мониторинга уровня сахара в крови диабетиков, анализируя их слезную жидкость. Согласно патентной заявке этой компании, и еще множество вещей, если конечно такие разработки будут вестись: следить за температурой и уровнем алкоголя в крови, сканировать штрих-коды и связываться с другими устройствами и т.п.

В 2015 году группа исследователей из швейцарского Государственного технологического института объявила, что они работают над контактными линзами с функцией изменения увеличения (zoom), которая будет активироваться с помощью подмигивания.

Несколько позже, чем Samsung и Google, патентную заявку на похожее устройство подала и компания Sony. Описанное в заявке устройство обещает даже больше, чем линзы Samsung и Google. Кроме фотографий, эти линзы будут способны записывать видео окружающей действительности с помощью технологии, которая сможет различать обычное мигание человеческого глаза и подмигивание с целью активации камеры. Вся информация при этом также отправляется на внешнее устройство. Пошел ли процесс далее патентной заявки, пока неизвестно.

Соревнование на этом поле обещает быть интересным, поскольку, например, Google недавно подала еще одну патентную заявку, где речь идет о камере, имплантируемой непосредственно в глаз человека. Преимуществом этого варианта является то, что ему не грозит опасность быть смытым во время мытья в душе или быть потерянным в толкучке метро. Описанные в патенте технологии позволяют делать фотографии и снимать видео, автоматически фокусироваться, а также удаленно настраивать и калибровать фокусное расстояние по мере того, как зрение меняется с возрастом.

Когда такие фантастические устройства станут доступны потребителям, непонятно. Но, поскольку эти патентные заявки оформлены самыми крупнейшими технологическими компаниями мира, можно предполагать, что рано или поздно мы увидим, как в реальности будут реализованы эти технологии.

Для комментирования необходимо

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

На протяжении последнего десятилетия ученые разрабатывают «умные линзы». Сферы применения у них могут быть самые разные, так же как и у «умных очков» Google - «дополненная реальность», навигация, быстрый доступ к информации и компьютерные игры.

Но в отличие от очков «умные линзы» открывают еще и массу возможностей для медицины. Благодаря тому, что они находятся практически внутри организма, встроенный в них компьютер мог бы решать важные для здоровья задачи.
Измерение уровня глюкозы при диабете
В середине января научное подразделение интернет-гиганта Google - Google[x] - представило «умные» контактные линзы для больных сахарным диабетом. Эти приспособления измеряют уровень глюкозы по слезе при помощи крошечного беспроводного чипа и миниатюрного сенсора.
Пока что создан только прототип «умной линзы». Если же их удастся запустить в массовое производство, то они могли бы облегчить жизнь миллионам больных диабетом: при таком заболевании необходимо по несколько раз в день брать кровь из пальца, чтобы померить уровень сахара.
Диагностика глаукомы
Первую в мире разработку по встраиванию микрокомпьютера в контактную линзу представили в 2008 году калифорнийские исследователи. Им удалось создать «плату» из серебра изогнутой формы, которая могла работать как датчик давления. Соответственно, такая линза могла бы диагностировать глаукому, поскольку это заболевание выражается в повышенном внутриглазном давлении. Причем диагностику можно проводить на самой ранней стадии и таким образом предотвращать ухудшение зрения и слепоту.
В 2010 году швейцарская микротехнологическая компания Sensimed представила контактные линзы с сенсором для диагностики глаукомы под брендом Triggerfish. В 2011 году она получила разрешение для массовой продажи продукта в Евросоюзе.
Но действительно массовым это устройство назвать нельзя. Во-первых, оно очень дорогое. Полный комплект в розничной продаже стоит почти 8 000 евро. Во-вторых, оно очень громоздкое и не подходит для ежедневного использования. Комплект включает в себя сами линзы; антенну для получения данных с сенсора, которая приклеивается при помощи специального материала цвета кожи вокруг глаза; портативный приемник, который крепится на тело пациента и кабель, который передает информацию с антенны на приемник. Через Bluetooth показатели можно скачать на компьютер.
Создатели Triggerfish уже три года ждут разрешение на продажу устройства в США.
Защита глаз от яркого света В 2012 году бельгийские ученые создали крошечный изогнутый ЖК-дисплей, который может быть встроен в контактную линзу и полностью повторять ее форму.
В первой линзе-дисплее был всего один пиксель, на котором ученые изобразили знак доллара. Но вместо него можно использовать затемнение, которое позволит защитить от яркого света глаза, а особенно поврежденную сетчатку или радужную оболочку.
Вместо того, чтобы каждый раз снимать и надевать солнцезащитные очки, владельцы таких линз смогут включать и выключать режим затемнения. Это может происходить автоматически при помощи встроенного датчика освещенности.
Технические трудности
Пока что все это - только разработки, которым еще предстоит пройти большой путь до массового использования. Ученые сталкиваются с массой трудностей при попытке создания линз со встроенным компьютером, которые при этом не были бы вредны для глаза.
Во-первых, сложно сделать дисплей или микросхему изогнутой: это либо портит качество дисплея, либо делает линзу слишком жесткой. Во-вторых, экспериментальные линзы сделаны из полиэтилентерефталата, который не может обеспечить приток воздуха к роговице. Ученым нужно найти такой материал, на который можно было бы закрепить мини-компьютер, но чтобы при этом он «дышал».
К тому же необходимо создать способы питания такого компьютера. Сейчас большинство разработок функционируют при помощи беспроводной батареи. В таком случае ее необходимо прикреплять около глаза, что делает устройство менее удобным. Ученые планируют создать крошечный встроенный блок питания. Есть также планы по использованию солнечной энергии для работы «умных линз».
Еще одна проблема: из-за установки дисплея линза становится жесткой и непрозрачной. Для того, чтобы она не раздражала глаз, необходимо создать устройство из таких материалов, которые обеспечивали бы электропроводимость, но при этом были бы достаточно мягкими и прозрачными, а также эластичными и прочными и не требовали бы высоких температур для нанесения, иначе линза расплавится.
Социопсихологические проблемы
Но наука ежедневно двигается вперед, поэтому не стоит сомневаться, что в ближайшие несколько лет ученым удастся создать «умные линзы», которые будут не только полезными и функциональными, но и удобными и безопасными для глаз.
Сложности могут возникнуть уже после, когда продукт будет готов к использованию. Очки Google Glass, которые человек носит в открытую, уже запрещены в некоторых местах из-за боязни вторжения в частную жизнь и нелегального копирования интеллектуальной собственности. Что тогда говорить о скрытой от невооруженных глаз линзе.
Потенциальные возможности «умных линз» огромны, что может насторожить общество, которое и так в последнее время напугано электронной слежкой и вторжением в частную жизнь.

Усовершенствованные оптические средства разрабатываются с 2000-х годов.

Некоторые компании уже запустили массовое производство умной оптической техники.

Они оснащены специальным электронным устройством, не мешающим пациентам, не искажающим зрение.

Разработка

В 2014 году разрабатывать умные контактные линзы начали одновременно две компании - южнокорейская компания Samsung и Google совместно с фармацевтической компанией Novartis.

Запатентованное изделие Samsung включает компьютерный чи п и камеру, позволяющие делать фотографии морганием . Умные линзы от Google больше имеют медицинскую направленность. Патент зарегистрирован 13 октября.

Изначально они разрабатывались для контролирования уровня сахара при сахарном диабете . Однако согласно патентной заявки УЛ будут следить за температурой, уровнем алкоголя, сканировать штрих коды и выполнять множество других вещей.

Изделие прозрачного цвета, не мешает пользователю, если совпадают индексы преломления.

Производством умной оптики занимается швейцарская микротезнологическая компания Sensimed. Направление - диагностика глаукомы .

Измерение уровня глюкозы

УЛ анализируют состав слез человека каждую секунду, сообщая носителю об уровне сахара . Инновация дает возможность избежать резких скачков сахара, гипергликемии или гипогликемии.

Изобретение помогает больным сахарным диабетом следить за своим здоровьем. Планируется вмонтировать маленький светодиод, который будет загораться при критическом уровне глюкозы.

Диагностика глаукомы

С помощью умного устройства офтальмологи смогут быстро распознавать наличие глаукомы . Диагностировать патологию можно будет на ранней стадии и таким образом предотвращать ухудшение зрения и слепоту .

Чтение

Умные линзы автоматически настраивают фокусировку . Google совместно с фармацевтической компанией Novartis разработала устройство, позволяющее читать, смотреть вдаль или вблизи.

При этом форма оптического изделия будет меняться в зависимости от того, куда смотрит человек.

Воспроизведение информации

Такие прототипы воспроизводят информацию, поступающую с внешних источников. Умные линзы упростят работу диспетчеров в аэропортах, которым приходится смотреть на несколько мониторов одновременно, в результате чего внимание рассеивается.

Проверка личности

В документе, свидетельствующем о праве изобретателя на его изобретение, о контактных средствах с солнечными батареями говорится, что в будущем можно будет выполнять анализ глазного яблока носителя с помощью оптического сигнала, которые передается при получении запроса на проверку личности.

Такие средства полезны для правоохранительных органов и продавцов магазинов алкогольных напитков. Линзы буду устанавливать личность человека с одного взгляда.

Фотографирование без рук

Линзы могут фотографировать без применения рук. Снимок делается, когда пользователь моргает глазами .

Он отправляется на беспроводное устройство (телефон, планшет или компьютер), после чего человек сохраняет его самостоятельно. Рабочего прототипа компания Samsung еще не представила .

Массовое производство умных линз

Первые испытания УЛ пр иведены в 2016 году . Производитель не дает точных сведений о массовом производстве умных изделий, поскольку их создание линз представляет собой сложный технический процесс.

Проект был объявлен, как долгосрочный, заявили разработчики. Первые испытания завершены. Google и фармацевтическая компани я Novartisу планируют совершенствовать прототип. Они поставили перед собой цель выпустить контактные смарт-линзы в 2019-2020 году, это намного раньше того срока, о котором разработчики говорили ранее .

По словам Хименса - директора компании Новартис - изделие будет стоить около 4500$ за год . Устройство будет предлагаться в аренду/лизинг вместо обычной покупки.

Компания Sensimed запустила массовое производство линза в 2011 году. Стоимость - 8 000 евро.

Смарт-линзы от Samsung еще не скоро будут в массовом производстве. Производитель не предоставляет информацию о возможной стоимости и сроках окончания разработки.

Полезное видео

Зрение восстанавливается до 90%

Плохое зрение значительно ухудшает качество жизни, лишает возможности видеть мир таким, каким он есть. Не говоря о прогрессировании патологий и полной слепоте.

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

Умные линзы Google. © Google. Ист. novartis.com

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.

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.