Умные контактные линзы превратили глаза в геймерские «джойстики»

Учёные из Нанкина, Китай, разработали интеллектуальные линзы для считывания радиочастотных меток, которые могут использоваться в различных приложениях, включая здравоохранение и дополненную реальность (AR). Линзы биосовместимы и незаметны, им не требуется аккумулятор или обычные кремниевые чипы.

Умные контактные линзы, которые могут считывать различные показатели здоровья и служить для взаимодействия человека и машины — относительно новая технология. Она основана на отслеживании движений глаз с помощью отражения центра зрачка от роговицы и метода электроокулографии (ЭОГ). ЭОГ — это исследование глазных мышц и сетчатки во время движения глаза и стимуляции сетчатки.

Но описываемой новой технологии недоставало точности, а ещё значительно сказывались помехи. Кроме того, выяснилось, что используемые при ЭОГ для сбора данных накладные электроды небезопасны для кожи.

Авторы нового исследования стремились преодолеть проблемы, возникающие при реализации традиционных методов слежения за глазами. Один из соавторов — профессор Фэй Сюй из Колледжа инженерных и прикладных наук Нанкинского университета. Он рассказал, что его вдохновляли фантастические произведения с показанным в них тесным взаимодействием человека и компьютера. В итоге они с коллегами предложили подход с частотным кодированием, когда информация о движениях глаз преобразуется в радиочастотные сигналы.



Они генерируются радиочастотными метками, встроенными в контактные линзы. Такие метки также известны как RFID-чипы и используются, например, в банковских картах. Они полностью беспроводные и функционируют без источника питания, что делает их идеальными для отслеживания состояния глаз при помощи контактных линз.

Каждая метка излучает уникальный частотный сигнал, соответствующий различным движениям или положениям глаза. При движении глаза взаимное расположение радиочастотных меток меняется, что изменяет частоту излучаемого сигнала. Обнаруживая и анализируя эти изменения, компьютер может определять направление зрения и движение глаз в режиме реального времени.

Исследователи при создании каждой умной линзы использовали четыре RFID-метки, встроив их в силикон, из которого делают обычные контактные линзы. Внешней, аппаратной частью изобретения стал портативный частотный считыватель для записи и анализа сигналов от радиочастотных меток.

Ученые убедились, что их умные контактные линзы могут определять направление взгляда и точки обзора в режиме реального времени. Так что умная контактная линза пригодна, например, для управления роботом и взаимодействия с программным обеспечением.

Кроме того, подтвердилось, что линзы можно носить до 12 часов при различных условиях окружающей среды.

Профессор Сюй заявил, что линзы отличаются высокой точностью при определении угла движения глаз — менее 0,5 градуса. Высокая точность определения угла наклона глаза — один из важнейших аспектов для применения умных контактных линз, чтобы отдавать с их помощью команды.

Опыты показали, что через линзы глазами можно управлять компьютерными играми. Во в всяком случае, с таким вставленным в глаз «джойстиком» удалось сыграть в «Прожорливую змейку». А ещё носимое устройство помогло при просмотре веб-страниц, уже в роли «компьютерной мыши».

Как форм-фактор изобретение очень похоже на доступные в продаже контактные линзы для корректировки зрения. Новинку можно носить, не привлекая внимания окружающих. Кроме того, концепцию испытали на кроликах, чтобы убедиться в функциональности и безопасности.


— профессор Фэй Сюй.

С развитием оптоэлектронных технологий и по мере распространения усовершенствованные контактные линзы будут выполнять всё больше функций при взаимодействии человека и компьютера, а также в здравоохранении, убеждён учёный.