Le lenti a contatto intelligenti con microelettronica incorporata promettono un futuro luminoso per la correzione della vista

un giorno fa p Tyler Charboneau Una collaborazione tra Imec e il suo affiliato Center for Microsystems Technology ha prodotto un'iride artificiale incorporata nelle lenti a contatto. Alimentato dalla microelettronica, il dispositivo ha lo scopo di combattere i problemi di vista difficili da trattare. La Ghent University e l'Imec eseguiranno la convalida clinica prima di lanciare ufficialmente la lente come dispositivo medico.
Quali problemi affronta questa "lente a contatto intelligente" e come funziona il primo prototipo? Mentre molte condizioni oculari vengono mitigate utilizzando lenti correttive tradizionali, altre richiedono un livello di cura più elevato. I pazienti affetti da cheratocono e aniridia, due aree di interesse rare ma importanti per Imec, possono sperimentare una progressione aggressiva di queste condizioni durante la loro vita. Altre condizioni degne di nota sono la sensibilità generale alla luce e l'irritazione oculare causata da allergie oculari.
Inoltre, i pazienti che soffrono di condizioni come emicrania e sindrome dell'occhio secco sperimentano anche una sensibilità cronica alla luce. Esistono diverse opzioni correttive sul mercato per ciascuna di queste condizioni oculari, ma nessuna è una soluzione valida per tutti. Mentre le lenti a contatto morbide rifrangono la luce e le lenti dure possono anche aiutare a rimodellare la cornea per una migliore acuità visiva, entrambe le lenti a volte sono insufficienti. La chirurgia è un'opzione, ma i fattori di rischio, le paure ei costi dell'operazione allontanano i pazienti. Imec afferma che oltre 20 milioni di persone con questi problemi possono beneficiare del nuovo dispositivo in corso. La Imec e la Ghent University mirano a ridurre la gravità di questi problemi di vista, per i quali non abbiamo contromisure universalmente affidabili.
La loro ricerca, pubblicata sulla rivista Nature, ha la possibilità di migliorare notevolmente i risultati dei pazienti, e in modo non invasivo. La nuova lente a contatto intelligente, denominata Azalea Vision, condivide somiglianze operative con gli obiettivi della fotocamera, inclusa un'apertura regolabile per consentire la trasmissione dinamica della luce visibile (VLT). La quantità di luce che i nostri occhi raccolgono influenza il modo in cui percepiamo i colori e la sua rifrazione determina in ultima analisi la chiarezza visiva.
L'iride è incorporata all'interno della lente stessa. È costituito da anelli concentrici posti sopra celle LCD integrate. Queste celle sono combinate con un transistor a film sottile (TFT).
Questo strato di vetro, combinato con un materiale semiconduttore stratificato, supporta la matrice LCD e una migliore qualità ottica. La variazione di trasmittanza dipende dalle cariche elettriche e quindi la lente Azalea contiene elettrodi incorporati. I campi elettrici generati influenzano l'assorbimento della luce attraverso gli anelli LCD.
Questi elettrodi controllano il modo in cui ciascuna cella a cristalli liquidi si accende e si spegne. Le celle fotovoltaiche forniscono energia attraverso l'obiettivo. Il display LCD è una variante guest-host (GH), ovvero sia i cristalli liquidi che i coloranti dicroici assorbono la luce.
I GH-LCD assorbono la luce in modo variabile a diverse angolazioni e assorbono le lunghezze d'onda attraverso lo spettro elettromagnetico a seconda del loro posizionamento. La trasmissione della luce viene regolata in base alla posizione e alla polarizzazione della molecola. Ciò consente a chi lo indossa di vedere sia le lunghezze d'onda colorate che la luce bianca filtrata.
Questi anelli LCD sono ottimi per regolare le dimensioni della pupilla. Tuttavia, il tipico rapporto di contrasto inferiore a 10: 1 della tecnologia GH solleva interrogativi sul passaggio massimo della luce, principalmente a causa delle perdite. I punti di forza principali di Azalea Vision sono il controllo del modo in cui la luce entra nella retina e la limitazione della trasmissione per i portatori sensibili.
L'iris sfrutta i circuiti integrati specifici dell'applicazione (ASIC). Questi circuiti integrati personalizzati sono spesso più piccoli delle loro controparti FPGA pur vantando una maggiore potenza di elaborazione. Gli ASIC di solito incorporano gate array (molti milioni su determinati chip) e il particolare design di Azalea Vision consuma pochissima energia.
Un altro vantaggio della configurazione ASIC è l'elevata compatibilità con i processori di segnali digitali (DSP), comunemente presenti nei bioimpianti. La composizione dell'obiettivo intelligente è unica. Le lenti tradizionali sono realizzate in plastica chiamata idrogel, che prospera strutturalmente assorbendo l'acqua.
Queste sono generalmente biocompatibili e non provocano reazioni corporee negative durante l'uso. L'introduzione di componenti elettronici nel mix può complicarne l'utilizzo. L'usura prolungata innescherà una risposta immunitaria? Per fortuna, i componenti sono incorporati all'interno di una lente a contatto sclerale, una lente polimerica collaudata nel tempo già utilizzata dai pazienti con cheratocono.
Sono permeabili ai gas e comode da indossare nel tempo. A causa della curvatura dell'occhio umano, la microelettronica contenuta all'interno è flessibile e quindi adattabile all'utente. Azalea Vision promette di migliorare la profondità di campo visiva per chi lo indossa, riducendo contemporaneamente miopia (miopia) e ipermetropia (ipermetropia).
I primi risultati sono promettenti, anche se la fase di ricerca e sviluppo non si è ancora conclusa per Azalea Vision. Il dispositivo esistente è un prototipo e possiamo quindi aspettarci ulteriori perfezionamenti funzionali prima del lancio. Imec spera di portare la sua ricerca sul mercato il prima possibile, anche se sono ancora necessari ulteriori test e convalide, per non parlare dell'approvazione degli organi di governo.
Non si può negare che gli impianti medici stiano diventando sempre più comuni. Per alcuni, i contatti non sono un'opzione preferita per la correzione della vista a causa dell'inserimento, della rimozione e del comfort. Azalea Vision deve attirare questi portatori fondamentali a un livello fondamentale, quindi alleviare i rimanenti problemi di sicurezza.
La Ghent University riconosce anche Azalea come precursore di ulteriori ricerche. "Diverse altre iniziative di avvio sono in preparazione", spiegano i ricercatori. Quindi, gli scienziati cercheranno di costruire sulle fondamenta poste da questo piccolo ma potente dispositivo.
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