Kā izveidot bionisku aci

Cilvēki divreiz nedomā par to, vai valkāt Bluetooth austiņas, lai sarunātos savos mobilajos tālruņos. Varbūt kādu dienu nebūtu nekas neparasts valkāt kontaktlēcas, kas projicē tālruņa displeju tieši uz aci. Vašingtonas universitātes pētnieki ir spēruši svarīgu pirmo soli, lai izveidotu kontaktlēcas, kas varētu darīt tieši to. Iekļaujot metāla shēmas un gaismas diodes (LED) polimēru objektīvā, tie ir izveidojuši funkcionālu ķēdi, kas ir bioloģiski saderīga ar aci.

Acīs tas ir: Pētnieki izveidoja bioloģiski saderīgu kontaktlēcu ar darba gaismas diodēm, kas parādītas šeit. Viņi cer, ka turpmākās objektīva versijas var darboties kā biomedicīnas sensors vai nodrošināt displeju, kas ir novietots uz cilvēka redzes lauka.

Ja paskatās uz objektīva struktūru, tas ir tikai vienkāršs polimērs, saka Babaks Parvizs , elektrotehnikas profesors Vašingtonas Universitātē. Vairāki pētnieki izmanto elektroniku polimēros, lai izveidotu elastīgas shēmas vai displejus, piemēram. Mēs sapratām, ka mēs varam izgatavot daudzas funkcionālas ierīces, kas ir patiešām mazas, un tās var iekļaut kontaktlēcās, lai paveiktu daudz vairāk, nekā tikai uzlabotu redzi, saka Parvizs.

Viņš saka, ka komanda izveidoja elektronisko objektīvu, paturot prātā divus galvenos mērķus. Viens no mērķiem bija noskaidrot, vai būtu iespējams izveidot uzkrītošu displeju, kas varētu uzklāt attēlus uz cilvēka redzes lauka, vienlaikus ļaujot viņai redzēt reālo pasauli. Tā būtu sava veida paplašinātā realitāte, skaidro Parvizs. (Skatiet TR10: paplašinātā realitāte.) Karavīri varētu izmantot šo tehnoloģiju, lai redzētu informāciju par savu vidi, kas savākta no sensoriem. Vai arī civiliedzīvotāji varētu izmantot elektronisko objektīvu kā mobilā tālruņa displeju, lai redzētu, kas zvana, un skatītos video brauciena laikā, lai gan šie mērķi ir ilgtermiņa, viņš saka.

Vēl viena iespēja ir izmantot objektīvu kā sensoru, kas varētu kontrolēt ķīmisko vielu līmeni organismā un informēt lietotāju, ja tie norāda uz slimības pazīmēm. Lai gan Parvizs neiedziļinās detaļās par konkrētajiem sensoriem, ko viņa komanda ražo, viņš skaidro, ka daudzus veselības rādītājus var uzraudzīt no acs virsmas. Viņš saka, ka dzīvās šūnas uz acs ir netiešā saskarē ar asins serumu, kas satur slimību biomarķierus. Ja sensors, kas paredzēts šo biomarķieru uztveršanai, tiktu iebūvēts objektīvā, ārstiem varētu būt pilnīgi jauns, neinvazīvs rīks slimību pārbaudēm. Turklāt objektīvs varētu nepārtraukti uzraudzīt izmaiņas laika gaitā, nodrošinot pilnīgāku priekšstatu par cilvēka veselību.

Jāatzīst, ka šie pieteikumi ir pēc gadiem. Taču Parvizs un viņa komanda ir ielikuši pamatus darbam. Rakstā, kas tika prezentēts Starptautiskā mikroelektrisko mehānisko sistēmu konference Pagājušajā nedēļā Tuksonā, AZ, pētnieki apraksta, kā viņi izveidoja objektīvu ar 16 strādājošām gaismas diodēm. Lēca tika izgatavota no polietilēntetraftalāta substrāta - tāda veida plastmasas, ko izmanto dzērienu pudelēs -, kas tika pārklāts ar metāla stieplēm gaismas diožu savienošanai.

Papildus vadiem pētnieki izmantoja ķīmiskas vielas, lai izgrieztu apļveida ievilkumus, kuros tiktu ievietotas gaismas diodes. Parvizs atzīmē, ka viens no izaicinājumiem, veidojot darba elektroniku un optoelektroniku plastmasā, ir tas, ka šīm ierīcēm jābūt izgatavotām ar lielu karstumu, kas izkausētu plastmasu. Lai apietu šo problēmu, viņa komanda izgatavoja gaismas diodes uz atsevišķa substrāta, nodrošinot, ka ierīces var viegli noņemt un pārnest uz plastmasas objektīvu.

Pēc tam pētnieki pilnībā samontētās elektroniskās lēcas pārklāja ar polimetilmetakrilātu (PMMA), kas ir bioloģiski saderīgs materiāls. PMMA tiek izmantots arī cieto kontaktlēcu pārklāšanai, saka Parvizs, padarot viņa lēcas līdzīgākas cietajām kontaktlēcām nekā mīkstajām kontaktlēcām, kuras mūsdienās nēsā lielākā daļa cilvēku. Pēdējā posmā pētnieki veidoja plastmasu objektīva formā.

Kad komanda pārbaudīja objektīvus, ķēde bija dzīvotspējīga un gaismas diodes iedegās. Pētnieki arī ievietoja lēcu truša acī uz 20 minūtēm un nekonstatēja nevēlamas sekas. Tomēr viņi neieslēdza elektroniku, kamēr objektīvs atradās truša acī. Es domāju, ka mums ir jābūt uzmanīgiem par to, kas notiek ar aci, kad tā ieslēdzas, saka Parvizs. Tā ir funkcionējoša ķēde. Tas var radīt nelielu siltumu. Mums ir jāveic visi iespējamie piesardzības pasākumi, lai pārliecinātos, ka tas ir droši. Lai gan ir taisnība, ka cilvēka ķermenis var izturēt dažādas temperatūras, galu galā ķēdēm jābūt konstruētām tā, lai tās patērētu īpaši mazu enerģijas daudzumu.

Ideja izveidot ķēdi kontaktlēcā ir interesanta — tā piesaista uzmanību, saka Džordžs Vaitsaids , Hārvardas ķīmijas profesors, kurš nav saistīts ar projektu. Par to noteikti ir runājuši citi, bet es vismaz nekad neesmu redzējis nekādu ieviešanu. Vaitsaids piebilst, ka tas ir agrīns solis, un joprojām pastāv jautājums par strāvas padevi objektīvam, kamēr tas atrodas acī. Turklāt Vašingtonas universitātes prototipam nav skaidras funkcijas.

Viens no nākamajiem komandas soļiem būs palielināt gaismas diožu skaitu uz objektīva līdz pāris simtiem, cerot izveidot dzīvotspējīgu displeju. Šobrīd gaismas diodes ir aptuveni 300 mikrometru diametrā, kas acīmredzami ierobežo to skaitu, ko var likt uz objektīva. Turklāt šāda izmēra gaismas diodes mēdz salūzt lēcas veidošanas procesā. Viņš saka, ka Parviza komanda turpmākajos eksperimentos mēģinās samazināt gaismas diodes līdz 30 mikrometriem, kas ļautu objektīvam parādīt dažus simtus pikseļu.

paslēpties