Группа исследователей из Гонконгского университета науки и технологий (Hong Kong University of Science and Technology) разработала новый сферический визуальный датчик, структура которого максимально подобно копирует структуру человеческого глаза. Этот датчик, способный снабжать себя энергией за счет энергии лучей солнечного света, может быть использован в будущем для возврата зрения людям, которые были лишены его в силу различных причин.
Новый кибернетический глаз содержит линзу, фокусирующую свет и являющуюся аналогом хрусталика человеческого глаза. Также у него имеется и аналог сетчатки, полусферической области позади глаза, где находятся светочувствительные клетки, вырабатывающие импульсы, передаваемые в мозг человека. Диаметр искусственного глаза составляет 2 сантиметра, а его полость заполнена прозрачной жидкостью, которая выполняет такую же функцию, как и стекловидное тело глаза человека.
Основа искусственной сетчатки сделана из пористого алюминия, заполненного плотно упакованными нанопроводниками. Эти нанопроводники изготовлены из перовскита, материала, используемого в солнечных батареях, и поэтому являющихся чувствительными к свету. Нанопроводники действуют подобно светочувствительным клеткам человеческого глаза, вырабатывая и передавая электрические сигналы при воздействии на них света. Для обеспечения электрического контакта с нанопроводниками используется дополнительный слой из индия, а предварительно выровненная и упорядоченная структура из нанопроводников удерживатеся слоем из кремниевого полимерного материала.
Первый опытный образец кибернетического глаза передал подключенному к нему компьютеру данные, по которым компьютер уверенно распознал некоторые из букв в демонстрируемом тексте. Такая не очень надежная работа этого датчика связана с его низкой разрешающей способностью, всего 100 пикселей при ширине чувствительной области в 0.08 дюйма, которая пока во много раз меньше возможностей датчиков камер, используемых в смартфонах и портативных компьютерах.
Нынешний датчик требует наличия внешнего источника питания, но ученые планируют в будущем сделать это устройство полностью энергонезависимым. “Каждый нанопроводник искусственной сетчатки может работать как крошечная солнечная батарея” – пишут исследователи, – “Если мы сможем обеспечить сбор и использование энергии от этого, то нам вообще не будет нужен внешний источник питания”.
И в заключение следует отметить, что в подавляющем большинстве существующих глазных имплантатов используются плоские датчики, не соответствующие полусферической форме сетчатки. Это приводит к ограничениям возможного поля зрения по сравнению с человеческим глазом, который обычно охватывает порядка 130 – 150 угловых градусов. Новый же датчик полностью лишен этого недостатка, и он вырабатывает сигналы, которые можно передавать сразу на зрительный нерв с минимальной предварительной обработкой.
В своей дальнейшей работе ученые из Гонконга планирую увеличить разрешающую способность кибернетического глаза до приемлемой величины. Параллельно с этим будут проведены проверки биологической совместимости, нацеленные на выяснение того, насколько новое устройство безопасно для организма человека с медицинской точки зрения.