Стремясь помочь улучшить зрение пациентов, страдающих заболеваниями глаз, инженеры из Якобсской школы инженерии в Калифорнийском университете в Сан-Диего разработали телескопические контактные линзы, которые могут переключаться между нормальным и увеличенным зрением.
Команда инженеров разработала телескопическую контактную линзу, которая может переключаться между нормальным и увеличенным зрением, используя слегка модифицированные стандартные телевизионные очки 3D. Исследователи во главе с Джозефом Фордом, профессором электротехники в Калифорнийском университете в Сан-Диего, создали прототип объектива и проверили его на механическом глазке. Исследователи сообщают о своих выводах в интернет-выпуске Optics Express от 27 июня, журнале Оптического общества с открытым доступом.
Новая линза в конечном итоге может быть использована для улучшения зрения у пациентов, страдающих от заболеваний глаз, включая возрастную макулярную дегенерацию или AMD, состояние, которое вызывает потерю зрения в центре поля зрения. Пациенты обычно не могут читать или распознавать лица.
Текущие исследования линз финансируются в рамках более широкой исследовательской программы. Прошлым летом исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего работали с партнерами в Innovega и Paragon Vision Sciences, чтобы провести клинические испытания на человеке с предварительной версией носимых линз. Второй раунд клинических испытаний состоится позже в этом году.
Форд, главный исследователь проекта, сказал: «Несмотря на то, что впереди еще много работы, мы видим четкий путь к удобной помощи для слабовидящих, работающей от контактных линз, которая поможет значительному числу людей с нарушениями зрения». видение «.
Толщина контактной линзы, разработанной командой Форда, составляет один миллиметр. Исследователи использовали алюминиевые зеркала, плотно прилегающие друг к другу, чтобы создать кольцевой телескоп, встроенный в контактную линзу. Центр линзы обеспечивает нормальное зрение без увеличения. Его периферия, где расположен телескоп, увеличивает изображения в 2,8 раза.
После точной настройки телескопическая контактная линза будет менее инвазивной, чем миниатюрные телескопы, которые в настоящее время могут быть имплантированы в глаза пациентов. Кроме того, разработанные исследователями линзы лучше собирают свет. Линза также менее громоздкая, чем телескопы, установленные на стеклах, которые в настоящее время доступны для помощи пациентам с нарушениями зрения. Оптика контактных линз позволяет переключаться между нормальным и увеличенным зрением, комбинируя контактные линзы с очками, такими как очки с «активным затвором», которые используются для просмотра некоторых 3D-телевизоров.
Переключение между нормальным и увеличенным зрением
Без очков контактные линзы накладывают как нормальные, так и увеличенные изображения. С очками жидкокристаллический затвор откроет окно для нормального или телескопического зрения? Исследователи работают над переключателем громкой связи, который использует инфракрасный светодиод с низким энергопотреблением для мониторинга, когда пользователь мигает обоими глазами или подмигивает одним глазом, чтобы активировать одну из двух функций.
Линзы 3D-очков содержат жидкие кристаллы, которые включают и выключают две секции телескопической контактной линзы. Кристаллы изменяют способ преломления света на поляризованные пленки, встроенные в контактную линзу, так что только свет с определенной ориентацией или поляризацией проходит через очки на контактную линзу, ударяя либо в телескопическую часть линзы, либо в область предназначен для нормального зрения.
Тестирование объектива
Исследователи проверили линзу на механической модели глаза в натуральную величину, которую они построили. Модель была подключена к сложной системе визуализации, которая позволяла инженерам видеть на экране компьютера то, что видел их механический глаз. Они также использовали сложные компьютерные модели для имитации работы объектива.
Испытания, проведенные с механическим глазом, показали, что увеличенное изображение линзы обеспечивает гораздо большее поле зрения, чем другие методы увеличения, используемые в настоящее время. Качество изображений также было хорошим.
Следующие шаги
Исследователи создали линзу из материала, обычно используемого в ранних жестких контактных линзах, называемого полиметилметакрилатом или ПММА, который непроницаем для газов. В результате контактные линзы, изготовленные из ПММА, можно носить только в течение коротких периодов времени, поскольку они не доставляют столь необходимый кислород роговице.
Исследователи выбрали PMMA за его прочность и потому, что им пришлось вырезать крошечные канавки, которые излучают свет на линзу, чтобы исправить аберрантный цвет. Эта аберрация была вызвана формой линзы, которая была разработана, чтобы соответствовать человеческому глазу. Канавки также означали, что контактные линзы должны быть снабжены мягкой «юбкой», чтобы их можно было носить — процесс, который сегодня используется с жесткими контактными линзами.
В настоящее время инженеры работают над новой конструкцией телескопической контактной линзы, в которой используется материал, проницаемый для газов, который может носить пользователь в течение более длительных периодов времени. Они также работают, чтобы исправить аберрантный цвет без прорезания канавок в линзе.
Готовые контактные линзы будут иметь поляризаторы, встроенные в центр или край поверхности контактной линзы. В ранних лабораторных тестах поляризаторы были прикреплены снаружи, и пара очков 3D-телевизора была модифицирована для переключения.
«Будем надеяться, что в будущем станет возможным решить суть проблемы с помощью эффективных методов лечения или протезирования сетчатки», — сказал Эрик Тремблей, соавтор статьи и выпускника исследовательской группы Ford, которая сейчас работает в Fédérale de Ecole Polytechnique. Лозанна (EPFL) в Швейцарии. «Идеально, чтобы лупы стали ненужными. Однако пока мы не доберемся до этого, контактные линзы могут сделать AMD немного менее изнурительным ».
Команда
В документе Optics Express сообщалось только о первоначальном оптическом проектировании и лабораторных испытаниях, а также исследователям из Калифорнийского университета в Сан-Диего, Федеральной политехнической школы Лозанны и Тихоокеанской науки и техники. Большая команда сейчас занимается изготовлением носимой формы линзы и включает в себя:
- Джозеф Форд, главный исследователь, Алекс Гройсман, Игорь Стаменов и Эш Арианпур в Калифорнийском университете в Сан-Диего
- Эрик Тремблей в Государственной Политехнической Школе Лозанны
- Уильям Мейерс, Горетти Алонсо и Джош Каммингс в Paragon Vision Sciences
- Рэнди Спрэг, Артур Чжан и Джерри Легертон в Инновега
- Dirk Beer в Тихоокеанской науке и технике
- LCDR Тайлер Майлз в военно-морском медицинском центре Сан-Диего
- У. Ли Хендрик, Тай О’Брайен и Аугусто Альварес в Роквелл Коллинз
Издание: Эрик. J. Tremblay и др., «Переключаемая телескопическая контактная линза», Optics Express, Vol. 21 Issue 13, pp.15980-15986 (2013); DOI: 10,1364 / OE.21.015980