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智能隐形眼镜:谷歌眼镜的未来 可穿戴的出路
来源:译言网 作者: 2015/6/18 10:43:26 人气:319
内容导读:
Google申请了一个有关隐形眼镜的专利,并于上月获批。该隐形眼镜配备动力装置,拥有血糖监测功能。这一专利对于在媒体界享有盛誉但仍开发出许多实际消费产品的GoogleX实验室来说是一个重要的里程碑。

 

  Google申请了一个有关隐形眼镜的专利,并于上月获批。该隐形眼镜配备动力装置,拥有血糖监测功能。这一专利对于在媒体界享有盛誉但仍开发出许多实际消费产品的GoogleX实验室来说是一个重要的里程碑。

  不论Google是否真的要开发世界上第一款面向大众的电子隐形眼镜,其他重要参与者都对眼部识别功能的潜力表示关注。企业巨头强生申请了多个关于智能隐形眼镜的专利,包括监测性药物传递隐形眼镜和眼内智能紫外线过滤装置。

  这些专利在表面上让人们以为眼睛马上就会成为电子消费品的下一个战场,实则不然。到目前为止自动对焦隐形眼镜和眼内数码相机技术的开发都还处于非常初期的阶段。类似眼内血糖监测器或眼部压力传感器隐形眼镜这种低科技含量,超低功率的产品也许会在不久后进入大众市场,但这些产品并不能把科幻小说中的狂热梦想带入现实。

  造成这样的结果不在于科学家们缺乏尝试,而是因为开发这样的产品难度很大。

  “这么说吧,这是产品生产上的一大障碍。”瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的EricTremblay于上月发布了一款有光学变焦能力的隐形眼镜。尽管Tremblay的团队在与一些世界上最顶尖的视觉科学团队合作,但还是很难把全部所需的电子元件放入一副隐形眼镜中。

洛桑联邦理工学院有光学变焦能力的隐形眼镜,旁边是25美分的硬币
 洛桑联邦理工学院发布的有光学变焦能力的隐形眼镜诠释了在眼睛上搞设计有多困难。该隐形眼镜的安全佩戴时间很短暂。它需要由一种叫做PMMA的弹性聚合物制成,放大装置才能被放入眼中。这种聚合物有气体渗透性,会汲取眼睛中的氧。虽然新型的材料会增加空气流动,但仅小幅延长了可佩戴时间。

  电影中那种让演员整只眼睛变黑的极薄的巩膜隐形眼镜,研究人员需要在其上安装一个微型的反射式望远镜。同时所有的电子器件在隐形眼镜内正常地运转,通过调节入射光的偏振来决定光线是否会在穿过隐形眼镜的放大镜之前反射。该隐形眼镜中没有任何组件负责传输或接受能量。

  诚如Tremblay所说,他们关于隐形眼镜的研究可以被总结为:把一些非常复杂的光学现象进行人为干扰后置入硬币那么大的物体上,并由于瞳孔前面的圆形区域不允许有障碍物来阻挡使用者的视野,使得研究人员的可利用区域变得更小。

  那款有光学变焦功能的隐形眼镜是一项了不起的成就,但它并没有真正解决智能隐形眼镜开发的问题。Google的血糖监测隐形眼镜拥有内置的功能性电子元件,而且可以持续佩戴。但这是否意味着他们找到了能放下大量眼内电子元件的地方?

  遗憾的是,血糖检测器原有的属性预示着这不可能。

  时间回到Google隐形眼镜计划的初期规划阶段,Google请来一位名叫BabakParviz的华盛顿大学研究人员。Parviz带领公司争夺可穿戴设备的主动权。没有人对他的领导地位提出异议,因为他的团队曾在眼球表面电子元件的制造上取得过巨大的成功。

  六年多以前,Parviz和他的团队制造出一种嵌入LED灯管的电子隐形眼镜。这些LED灯管完全处于眼球表面,所有的组件都安装在隐形眼镜那柔软的聚合物圆盘内。

  这款隐形眼镜的操控,数据传输甚至能量供给全部通过无线传输,他们甚至还尽可能少地利用具有气体渗透性的PMMA材料,能为眼睛提供良好的空气流动。研发非常成功,他们甚至开始了对更复杂隐形眼镜的探索——将用户的视觉影像分层出不同像素与不同颜色的图像。(虽然他们仅在兔子的眼睛上试验过。)

嵌入LED灯管的电子隐形眼镜只在兔子眼睛上试验过。图片来源:华盛顿大学

  这一成就让简易血糖监测器相形见绌,或许一个更为复杂的电子隐形眼镜的出现就近在眼前。但在我之前对Parviz的采访中,他澄清科技远未达到那样的水平。被问及为何会这样时,他几乎挣扎,说:“因为...一切的原因!”

  如果你知道他的团队在装配工作上付出了多大努力,就很容易理解他的怀疑从何而来。

根据需要,他们的建设项目在最后开始;由于元件之间无法采用有线连接的方式,他们决定先解决电子连接的问题。每个电子元件在隐形眼镜的表面上都有配套的凹槽,而且每个凹槽都通过填充了柔软导电金属的浅槽相连接。

  这些元件本身太过微小以至于被他们称之为“细粉”,把他们连接到隐形眼镜上的唯一方法就是为每一个元件制造出许许多多个一模一样的复制品,连接成功后再用某种方式把这些复制品拿掉。运用这种方法,团队研究人员只需等待元件上特殊形状的连接点落入隐形眼镜相应的凹槽。这个方案意味着一旦所有元件都在预先设定的位置被连接上,整个装置便即刻拥有了基本功能。

  原则上来说,这就是最后的成品。鉴于配有一个或有少数几个灯管的隐形眼镜有着重要的用途,从这个起点向上提高隐形眼镜的功能是非常困难的。

Google血糖监测隐形眼镜的特写镜头图片来源:Google

  由于物理波长与辐射的缘故,很多元件在制造上存在一个最小允许尺寸。甚至Parviz和他的团队有一整个平方厘米的空间来接收射频功率,却只能生成几万分之一瓦的功率来为隐形眼镜供能。通过眨眼睛的动能甚至眼泪中的有机化学能来获取微弱的能量。

  操控与数据传输面临着类似的困难。而且任何的隐形眼镜必须在保持视野清晰的前提下聚焦在物体上,这需要把瞳孔区域的装置刻进多个嵌套的透镜。

  与这类似的一系列困难便是为什么工序简单的电子隐形眼镜不如它刚出现时那么有意义。在空无一物的隐形眼镜圆盘上放入LED灯管是一回事,而做出真正的电子隐形眼镜完全是另外一回事。

  华盛顿大学团队的研究成果复杂精妙,Google可以振振有词地把这些低科技含量的隐形眼镜拿去卖。但那些存在于幻想中的功能要等很久才会出现。

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