Розумні контактні лінзи. Що вміють розумні лінзи і коли вони увійдуть у наше життя Розумні контактні лінзи для очей

Google LLC / USPTO, 2018

Компанія Google подала заявку на патент, що описує оптичну систему для окулярів доповненої реальності, що дозволяє проектувати зображення в око прямо з лінзи окулярів, а не додаткової призми або іншого елемента.

На відміну від пристроїв віртуальної реальності, окуляри та шоломи доповненої реальності дозволяють користувачеві бачити реальний світ навколо і лише накладають на нього синтетичне зображення. Оскільки таке накладення - це досить складне з технічної точки зору завдання, поки ці пристрої коштують набагато більше шоломів віртуальної реальності, а інженери за останні роки запропонували безліч різних конструкцій для їх оптичної системи. Наприклад, вони по-різному вирішують проблему використання разом із окулярами доповненої реальності очок для компенсації порушень зору. Інженери Intel у своєму прототипі окулярів використовували лазерний проектор, встановлений у дужці окулярів, і зображення, що проеціює, безпосередньо на сітківку ока. А Google у своїх окулярах використовувала для проекції окремий напівпрозорий блок, розташований перед звичайними окулярами.

У своїй патентній заявці інженери з Google описали нову конструкцію, що дозволяє розмістити оптичну систему для проекції зображення в око безпосередньо в лінзі коригувальних чи інших окулярів. Лінза в такій схемі складається з двох частин, що суміщаються, в одній з яких розташовується світловод, що йде від краю лінзи до центру. З краю до торця світловода примикає проекційна система, що складається з невеликого екрану та призми.

Схема проходження променів від екрана до ока

Google LLC / USPTO, 2018

Потрапляючи у світловод, промені від екрану проходять до центру лінзи, саме до області, де вона межує з другою частиною лінзи. На цьому кордоні розробники пропонують розміщувати масив відбивних елементів, які можуть бути виконані з металу або напівпрозорого матеріалу. Оскільки між відбивними елементами залишатиметься вільний простір, масив буде напівпрозорим і сильно заважатиме огляду.

Дві сумісні половини лінзи

У науково-дослідній лабораторії Google[x]втілили в життя ще один винахід, який наближає нас до кіберпанківського майбутнього. Це "розумні" контактні лінзи з інтегрованою мікросхемою. Передбачається, що насамперед носіями таких лінз стануть діабетики.

Мікросхема здатна заміряти рівень цукру у сльозі 1 раз на секунду. Електроніка вклеєна між двома шарами м'якого матеріалу. По діаметру прокладено антену, за допомогою якої лінза отримує енергію та відправляє показання сенсора (дивитися їх можна на смартфоні). Зараз розробники намагаються впровадити в мікросхему маленький світлодіод, який подаватиме сигнал у разі потреби.

Цукровий діабет – поширене захворювання, яким страждають понад 5% населення планети. Воно вимагає постійного моніторингу рівня цукру на крові. Якщо той падає нижче за певне значення, то можливі пошкодження нирок, серця та очей. Не кажучи вже про побічні ефекти, як втрата контролю над автомобілем на великій швидкості або втрата свідомості на вулиці.

Контактні лінзи- Найзручніший спосіб заміряти рівень цукру. Якщо їх немає, то постійно доводиться здавати кров або носити підшкірний сенсор, що, напевно, не надто приємно. Сенсор глюкози в крові – лише початок. У майбутньому можна створювати більш просунуті контактні лінзи з мікросхемами різної функціональності та проектором зображення на сітківку.

Протягом останнього десятиліття вчені розробляють "розумні лінзи". Сфери застосування у них можуть бути різні, так само як і у «розумних окулярів» Google - «доповнена реальність», навігація, швидкий доступ до інформації та комп'ютерні ігри.

Але, на відміну від окулярів, «розумні лінзи» відкривають ще й масу можливостей для медицини. Завдяки тому, що вони знаходяться практично всередині організму, вбудований у них комп'ютер міг би вирішувати важливі для здоров'я завдання.

Вимірювання рівня глюкози при діабеті

У середині січня науковий підрозділ інтернет-гіганта Google – Google [x] – представив «розумні» контактні лінзи для хворих на цукровий діабет. Ці пристрої вимірюють рівень глюкози по сльозі за допомогою крихітного бездротового чіпа та мініатюрного сенсора.

Поки що створено лише прототип «розумної лінзи». Якщо ж їх вдасться запустити в масове виробництво, то вони могли б полегшити життя мільйонам хворих на діабет: при такому захворюванні необхідно по кілька разів на день брати кров із пальця, щоб поміряти рівень цукру.

Діагностика глаукоми

Першу у світі розробку з вбудовування мікрокомп'ютера у контактну лінзу представили у 2008 році каліфорнійські дослідники. Їм удалося створити «плату» зі срібла зігнутої форми, яка могла працювати як датчик тиску. Відповідно, така лінза могла б діагностувати глаукому, оскільки це захворювання виявляється у підвищеному внутрішньоочному тиску. Причому діагностику можна проводити на ранній стадії і таким чином запобігати погіршенню зору та сліпоті.

У 2010 році швейцарська мікротехнологічна компанія Sensimed представила контактні лінзи із сенсором для діагностики глаукоми під брендом Triggerfish. У 2011 році вона отримала дозвіл на масовий продаж продукту в Євросоюзі.

Але справді масовим цей пристрій назвати не можна. По-перше, воно дуже дороге. Повний комплект у роздрібному продажу коштує майже 8000 євро. По-друге, воно дуже громіздке та не підходить для щоденного використання. Комплект включає самі лінзи; антену для отримання даних із сенсора, яка приклеюється за допомогою спеціального матеріалу кольору шкіри навколо ока; портативний приймач, який кріпиться на тіло пацієнта та кабель, який передає інформацію з антени на приймач. Через Bluetooth показники можна завантажити на комп'ютер.

Творці Triggerfish вже три роки чекають на дозвіл на продаж пристрою в США.

Захист очей від яскравого світла

У 2012 році бельгійські вчені створили крихітний вигнутий РК-дисплей, який може бути вбудований у контактну лінзу та повністю повторювати її форму.

У першій лінзі-дисплеї був лише один піксель, на якому вчені зобразили знак долара. Але замість нього можна використовувати затемнення, яке дозволить захистити від яскравого світла очі, особливо пошкоджену сітківку або райдужну оболонку.

Замість того, щоб щоразу знімати та надягати сонцезахисні окуляри, власники таких лінз зможуть вмикати та вимикати режим затемнення. Це може відбуватися автоматично за допомогою вбудованого датчика освітлення.

Технічні проблеми

Поки що все це – лише розробки, які ще мають пройти великий шлях до масового використання. Вчені стикаються з масою труднощів при спробі створення лінз із вбудованим комп'ютером, які при цьому не були б шкідливими для ока.

По-перше, складно зробити дисплей або мікросхему вигнутою: це або псує якість дисплея, або робить лінзу занадто жорсткою. По-друге, експериментальні лінзи виготовлені з поліетилентерефталату, який не може забезпечити приплив повітря до рогівки. Вченим потрібно знайти такий матеріал, на який можна було б закріпити міні-комп'ютер, але щоб він при цьому «дихав».

До того ж, необхідно створити способи живлення такого комп'ютера. Наразі більшість розробок функціонують за допомогою бездротової батареї. У такому разі її необхідно прикріплювати біля ока, що робить пристрій менш зручним. Вчені планують створити крихітний вбудований блок живлення. Є також плани використання сонячної енергії для роботи «розумних лінз».

Ще одна проблема: через встановлення дисплея лінза стає жорсткою та непрозорою. Для того, щоб вона не дратувала очей, необхідно створити пристрій з таких матеріалів, які б забезпечували електропровідність, але при цьому були б досить м'якими і прозорими, а також еластичними і міцними і не вимагали б високих температур для нанесення, інакше лінза розплавиться.

Соціопсихологічні проблеми

Але наука щодня рухається вперед, тому не варто сумніватися, що найближчими кількома роками вченим вдасться створити «розумні лінзи», які будуть не тільки корисними та функціональними, а й зручними та безпечними для очей.

Складнощі можуть виникнути вже після того, як продукт буде готовий до використання. Окуляри Google Glass, які людина носить у відкриту, вже заборонені в деяких місцях через побоювання вторгнення в приватне життя та нелегальне копіювання інтелектуальної власності. Що тоді говорити про приховану від неозброєних очей лінзу.

Потенційні можливості «розумних лінз» величезні, що може насторожити суспільство, яке й так останнім часом налякане електронним стеженням та вторгненням у приватне життя.