Умные контактные линзы для глаз. Google предложила внедрить технологию дополненной реальности в линзы обычных очков. Что собой представляют

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.

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

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?

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.

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.