嵌入式微电子技术的智能隐形眼镜为视力矫正带来光明的未来

 Imec和根特大学的研究人员已将微电子技术嵌入到生物相容的“智能隐形眼镜”中,以解决从圆锥角膜到普通光敏性等一系列视觉问题。 Imec与微系统技术中心合作产生了  嵌入隐形眼镜的人造虹膜 ,该设备由微电子技术提供动力,旨在解决难以治疗的视觉问题。在正式将镜片作为医疗设备推出之前,研究人员将进行临床验证。


    解决复杂的视力问题  


 使用传统的矫正眼镜可以缓解许多眼部疾病,而其他人则需要更高的护理水平。


 圆锥角膜和虹膜虹膜患者 是Imec的两个主要关注领域。其他值得注意的情况是眼睛过敏引起的一般光敏性和眼睛刺激性。此外,患有偏头痛和干眼症等疾病的患者也会经历慢性光敏感性。


嵌入式微电子技术的智能隐形眼镜为视力矫正带来光明的未来_人工智能_智能芯片


 圆锥角膜患者的角膜变薄,最终突出为圆锥形。图片由Imec提供


 市场上针对每种眼部疾病都有几种矫正选项,但没有一种是万能的解决方案。 虽然软性隐形眼镜可以折射光线,而硬性隐形眼镜也可以帮助重塑角膜以改善视力,但两副眼镜有时都不足够。手术是一种选择,但是危险因素,恐惧和手术费用使患者远离。  Imec声称,有超过2000万有这些问题的人可以从正在进行的新设备中受益。


    分解技术  


新型智能隐形眼镜称为Azalea Vision,与相机镜头具有相似的操作功能,包括可调节的光圈,以实现动态可见光透射率(VLT)。我们的眼睛收集的光量会影响我们对颜色的感知方式,其折射最终会决定视觉清晰度。


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 人造虹膜隐形眼镜。图片由Imec提供


    嵌入式虹膜  


 虹膜嵌入镜头本身,它是由放置在集成LCD单元顶部的同心环构成。 这些单元与薄膜晶体管(TFT)结合在一起。该玻璃层与分层的半导体材料结合在一起,可支撑LCD矩阵并改善光学质量。


 透射率变化取决于电荷,因此杜鹃花镜片包含嵌入的电极。 产生的电场会影响LCD环上的光吸收。这些电极控制每个液晶单元的开启和关闭方式。光伏电池为整个透镜提供能量。


    四环液晶  


LCD是一种来宾(GH)的变体,这意味着液晶和二向色染料都吸收光。GH-LCD可以吸收不同角度的光,并根据它们的位置吸收电磁波谱中的波长。根据分子的位置和偏振调节透光率。佩戴者可以同时看到彩色波长和过滤后的白光。


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 访客主机显示示例。图片由Imec提供

 

 这些LCD环非常适合调节瞳孔大小。 但是,GH技术的典型sub 10:1对比度会引起有关最大光通过的问题-主要是由于泄漏。Azalea Vision的主要优势在于控制光线进入视网膜的方式并限制敏感佩戴者的透射。


    专用集成电路  


虹膜利用专用集成电路(ASIC),这些定制的IC通常比其FPGA同类产品小,同时拥有更高的处理能力。ASIC通常包含门阵列(在某些芯片上有数百万个门阵列),而Azalea Vision的特殊设计消耗的功率很小。


 ASIC设置的另一个优点是与生物植入物中常见的数字信号处理器(DSP)高度兼容。


    它具有生物相容性吗?  


 智能镜头的成分是独一无二的。 传统的镜片是由称为水凝胶的塑料制成的,这种塑料通过吸收水分而在结构上蓬勃发展。这些通常具有生物相容性,在使用过程中不会引起不利的身体反应。


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 基于水凝胶的隐形眼镜。图片由Imec提供


 将电子组件引入混合物中会使使用复杂化。 长时间穿着会触发免疫反应吗?值得庆幸的是,这些组件被嵌入巩膜隐形眼镜中,巩膜隐形眼镜是圆锥角膜患者已经使用的经过时间考验的聚合物透镜。它们具有透气性,并且随着时间的推移穿着舒适。


由于人眼的曲率,其中所含的微电子器件是灵活的,因此适合用户。Azalea Vision有望改善配戴者的视场深度,同时减少近视(近视)和远视(超视)。


    从研究到市场  


尽管Azalea Vision的研发阶段尚未结束,但早期结果很有希望。现有设备是一个原型,因此我们可以期待在发布之前进行更多的功能改进。Imec希望尽快将其研究成果推向市场,尽管仍然需要更多的测试和验证,更不用说获得理事机构的批准了。


 无可否认,医疗植入物正变得越来越普遍。对于某些人来说,由于插入,移除和佩戴舒适,接触器并不是视力矫正的首选。Azalea Vision必须从根本上吸引这些核心穿戴者,并且解决仍然存在的安全隐患。



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