Ученые потратили десятилетия, пытаясь воспроизвести структуру и четкость биологического глаза, но зрение, обеспечиваемое существующими протезами глаза – в основном в виде очков, прикрепленных к внешним кабелям, – все еще имеет низкое разрешение с датчиками плоского 2D изображения. Электрохимический глаз (EC-Eye), разработанный в HKUST, не только впервые воспроизводит структуру естественного глаза, но и может предложить более четкое зрение, чем человеческий глаз в будущем, с дополнительными функциями, такими как способность обнаруживать инфракрасное излучение в темноте.
Ключевой особенностью, сделавшей возможным такой прорыв, является трехмерная искусственная сетчатка, состоящая из набора световых датчиков с нанопроволокой, которые имитируют фоторецепторы в сетчатке человека. Разработано профессором.
ФАН Чжиюн и доктор. GU Leilei из отдела электронной и компьютерной инженерии HKUST, команда подключила датчики света с нанопроволокой к пучку жидкометаллических проводов, служащих нервами за созданной человеком полусферической сетчаткой во время эксперимента, и успешно воспроизвела передачу визуального сигнала на отражать то, что видит глаз, на экране компьютера.
В будущем эти датчики света на основе нанопроволоки можно будет напрямую подключать к нервам пациентов с нарушениями зрения.
В отличие от человеческого глаза, где пучки волокон зрительного нерва (для передачи сигнала) должны проходить через сетчатку через поры – от передней стороны сетчатки к задней стороне (таким образом создавая слепое пятно для человеческого зрения), прежде чем достигнуть головной мозг; световые датчики, которые теперь рассеиваются по всей созданной человеком сетчатке, могли бы передавать сигналы через свой собственный жидкометаллический провод сзади, тем самым устраняя проблему слепых пятен, поскольку им не нужно проходить через одну точку.
Кроме того, поскольку нанопроволоки имеют даже более высокую плотность, чем фоторецепторы в сетчатке человека, искусственная сетчатка, таким образом, может получать больше световых сигналов и потенциально достигать более высокого разрешения изображения, чем сетчатка человека – если в будущем будут установлены обратные контакты с отдельными нанопроводами. Благодаря использованию различных материалов для повышения чувствительности датчиков и спектрального диапазона искусственный глаз может также выполнять другие функции, такие как ночное видение.
"Я всегда был большим поклонником научной фантастики и верю, что многие технологии, о которых рассказывается в рассказах, например о межгалактических путешествиях, однажды станут реальностью.
Однако, независимо от разрешения изображения, угла обзора или удобства использования, нынешние бионические глаза по-прежнему не могут сравниться с их естественным человеческим аналогом. Срочно нужна новая технология для решения этих проблем, и это дает мне сильную мотивацию начать этот нетрадиционный проект », – сказал проф. Фан, команда которого потратила девять лет на завершение текущего исследования с момента зарождения идеи.
В рамках этого проекта команда сотрудничала с Калифорнийским университетом в Беркли, и их результаты были недавно опубликованы в журнале Nature.
«На следующем этапе мы планируем еще больше улучшить производительность, стабильность и биосовместимость нашего устройства.
Что касается протезирования, мы надеемся на сотрудничество с экспертами в области медицинских исследований, которые обладают соответствующими знаниями в области оптометрии и глазных протезов », – сказал проф. Фанат добавлен.
Принцип работы искусственного глаза основан на электрохимическом процессе, который заимствован у солнечного элемента. В принципе, каждый фотодатчик на искусственной сетчатке глаза может служить наноразмерным солнечным элементом.
При дальнейшей модификации EC-Eye может быть датчиком изображения с автономным питанием, поэтому нет необходимости во внешнем источнике питания или схемах при использовании для глазного протеза, что будет намного удобнее для пользователя по сравнению с существующей технологией.