Искусственное зрение. Ученые разрабатывают искусственное зрение

На основании исторических документов есть данные, что глазные протезы начали создаваться еще в Древнем Египте. Мумиям их делали из золота, покрывая эмалированным рисунком. Первый глазной протез появился в XVIII веке и по внешнему виду мало отличался от современного.

Создание видящего глазного протеза

Первый искусственный глаз, позволяющий воспринимать свет, был создан в Японии. Не просто стеклянный протез, а целая система полупроводниковых элементов, тончайшая матрица, которая проецирует картинку на искусственную сетчатку, и передает импульсы в мозг.

Все восприятие окружающего мира человек получает через мозг, куда поступают импульсы с изображением через На искусственную сетчатку попадает свет, создавая электрическое напряжение, в мозг поступает сигнал и формируется цветной и объемный зрительный образ.

Создание видящего находится в процессе разработки. Совершенствуется и увеличивается мощность сигнала, и соответственно уменьшается величина чипа. Но и на данной стадии разработки получены результаты, которые позволяют незрячему человеку различить объемные предметы на близком расстоянии.

Глазной протез

Человек, лишившийся органа зрения, испытывает не только физическую, но и психологическую травму. Поэтому так важно правильно провести протезирование.

Современная медицина предлагает два вида искусственных и пластмассовые. Протезы используются в случае полной потери глазного яблока, или его субатрофии (значительного уменьшения в размерах), когда ставится очень тонкий пластмассовый протез, который еще называют коронкой.

Протезы изготавливаются из стекла и пластмассы. Несмотря на то что стеклянные изделия тяжелее и менее практичны из-за хрупкости материала, они обладают одним немаловажным достоинством, - выглядят живее. При увлажнении их слезой, появляется естественный блеск. Пластмассовые протезы более практичны. Они не бьются, легче и в полости практически не ощущаются. Но при длительном использовании и неаккуратном обращении пластмасса покрывается царапинами, и ее поверхность становится матовой. Для поддержания протеза в хорошем состоянии можно воспользоваться искусственной слезой - каплями для глаз.

Протезы могут быть стандартными и подбираются офтальмологом либо изготавливаются по индивидуальному заказу, когда художник воспроизводит точную копию здорового глаза.

Уход за конъюнктивальной полостью и протезом

После удачного протезирования необходимо придерживаться определенных правил по уходу за протезом и его полостью.

В первое время после операции давление, которое оказывает искусственный глаз на конъюнктиву, вызывает боль и раздражение. Но, несмотря на это, его следует носить постоянно, чтобы полость хорошо сформировалась.

Извлекать его из полости рекомендуется только для того, чтобы промыть и освободить слизистую от скопившегося отделяемого, во избежание присоединения воспаления. Пока полость не сформировалась, процедуру лучше проводить два раза в день.

После извлечения протеза конъюнктиву следует промыть кипяченой водой, и освободить от отделяемого. Затем закапать в конъюнктивальную полость глазные капли: 2% раствор борной кислоты или 0,25% раствор левомицетина.

Протез также промывается кипяченой водой. После чего его можно промыть 0,05% раствором хлоргексидина водного.

Как извлекать и вставлять протез?

Извлекать протез из полости необходимо сидя за столом, покрытым мягким материалом, чтобы он не разбился и не поцарапался. Осторожно оттянув нижнее веко, поддеть искусственный глаз стеклянной палочкой и вытащить его из полости.

Вставлять протез следует так, чтобы выемка на нем соответствовала внутреннему углу верхнего века. В первую очередь протез вводится под верхнее веко, потом за нижнее.

Искусственная слеза

Во время использования пластмассового протеза конъюнктивальную полость необходимо периодически увлажнять, поскольку происходит плохое смачивание, и слизистая пересыхает, что приводит к неприятным ощущениям, резям и ощущению песка.

Для этой цели лучше всего подойдут капли для глаз: искусственная слеза. Этот препарат применяется для увлажнения оболочек глаза и представляет собой вязку прозрачную жидкость.

Препарат оказывает защитное, смягчающее и увлажняющее действие. Во время случайного попадания в протезированную полость микрочастиц мусора, трение протеза о слизистую увеличивается и вызывает неприятные ощущения. Используя искусственную слезу для глаз, можно избежать этих неприятностей.

Интраокулярные линзы (ИОЛ)

Травмы, которые приводят к потере органа зрения, могут повлечь за собой и другие осложнения. При повреждении хрусталика его приходится удалять. Если состояние глаза позволяет, после лечения имплантируют ИОЛ.

При замене поврежденного на искусственный хрусталик глаза, цена его будет зависеть от вида линзы и производителя. Разбег ценовой политики составляет от 15 000 до 84 000 рублей.

Применение новейших технологий с использованием искусственной линзы и глазного протеза позволит людям, лишившимся зрения, вновь ощутить радость жизни и заняться любимым делом. Берегите свои глаза и будьте здоровы.

Искусственное зрение все больше становится реальностью как в науке, так и медицине - сочинители фантастических романов о таком и не помышляли. Летом прошлого года первые изготовленные из кремния искусственные сетчатки были имплантированы трем слепым пациентам. Все трое страдали почти полной потерей зрения, вызванной retinitis pigmentosa (RP), - болезнью глаз, повреждающей ночное и периферийное зрение. Они выписались из больницы на следующий после операции день.

Изобрели искусственную кремниевую сетчатку (ASR, от artificial silicon retina) основатели компании Optobionics братья Винсент и Алан Чоу. ASR представляет собой микросхему диаметром 2 мм и толщиной меньше человеческого волоса. На кремниевой пластине размещается порядка 3500 микроскопических солнечных элементов, которые преобразуют свет в электрические импульсы.

Микросхема, созданная для замены поврежденных фоторецепторов - светочувствительных элементов глаза, преобразующих в здоровом глазу свет в электрический сигналы, - работает от внешнего света, у нее нет батареек или проводов. Искусственная кремниевая сетчатка хирургическим способом имплантируется под сетчаткой пациента, в так называемом подсетчаточном пространстве, и генерирует визуальные сигналы, сходные с сигналами, производимыми биологическим фоторецепторным слоем.

В действительности ASR работает с фоторецепторами, еще не утратившими возможность функционировать. «Если микросхема сможет с ними взаимодействовать в течение некоторого продолжительного времени, значит, мы движемся к цели верной дорогой», - уверен Алан Чоу.

Люди, страдающие retinitis pigmentosa, постепенно утрачивают фоторецепторы. Вообще же это собирательное название многих заболеваний глаз, в результате которых происходит разрушение фоторецепторного слоя.

Возрастное возникновение пятен на роговице (AMD, от age-related macular degeneration), по мнению братьев Чоу, также поддается коррекции с помощью искусственной кремниевой сетчатки. Пятна на роговице являются следствием старения организма, но точная причина пока не известна. От подобных болезней страдают более 30 млн. населения планеты, они часто приводят к неизлечимой слепоте.

На сегодняшний день ASR не в состоянии справиться с глаукомой, связанной с повреждением нерва, и не помогает при диабете, приводящем к появлению рубцов на сетчатке. Бессильна искусственная сетчатка при сотрясениях и других мозговых травмах.

«Сейчас мы пытаемся понять, куда двигаться дальше, - рассказывают о своих планах братья Чоу. - Как только удастся определиться, можно будет поэкспериментировать с изменением параметров».

Естественное и искусственное зрение

Процесс «видения» можно сравнить с работой фотокамеры. В фотокамере световые лучи проходят через набор линз, фокусирующих изображение на пленке. В здоровом глазу лучи света проходят через роговицу и хрусталик, который фокусирует изображение на сетчатке, представляющей собой слой светочувствительных элементов, выстилающих заднюю поверхность глаза.

Пятно (macula) - это область сетчатки, получающая и обрабатывающая детальные изображения и посылающая их в мозг по зрительному нерву. Многослойное пятно обеспечивает изображениям, которые мы видим, высочайшую степень разрешения. Повреждено пятно - ухудшается зрение. Что делать в этом случае? Вводить ASR.

Тысячи микроскопических элементов ASR подсоединены к электроду, преобразующему входящие световые изображения в импульсы. Эти элементы стимулируют работу оставшихся работоспособных элементов сетчатки и вырабатывают визуальные сигналы, сходные с сигналами, генерируемыми здоровым глазом. «Искусственные» сигналы могут быть затем обработаны и посланы по зрительному нерву в мозг.

В экспериментах с животными в 80-х годах братья Чоу стимулировали ASR инфракрасным светом и регистрировали отклик сетчатки. Но животные, к сожалению, не могут говорить, поэтому неизвестно, что же, в сущности, происходило.

Более существенные результаты

Около трех лет назад братья собрали достаточное количество данных для того, чтобы обратиться в Управление питания и лекарственных препаратов за разрешением на проведение клинических экспериментов с участием человека. В качестве кандидатов были выбраны три пациента в возрасте от 45 до 75 лет, долгое время страдавших сетчаточной слепотой.

«Мы отобрали людей с наиболее серьезными нарушениями, так что если им удастся хоть что-то увидеть, результаты будут самыми обнадеживающими, - рассказал об эксперименте Алан Чоу. - Нам хотелось начать как можно скорее, мы тревожились только по поводу слишком поспешных выводов, которые могут быть сделаны в результате экспериментов».

Создатели искусственной сетчатки подчеркивают, что в настоящий момент их устройство не в состоянии помочь пациентам видеть так, как делают это здоровые люди.

«Можно будет говорить о блестящем результате, если плотность элементов окажется достаточной, чтобы пациенты могли видеть движущиеся объекты. В идеале им нужно различать формы и очертания предметов», - говорит Ларри Бланкеншип, управляющий директор компании Optobionics.

Отторжения имплантанта изобретатели не боятся. «Как только искусственная сетчатка имплантирована, вокруг нее образуется вакуум, это вполне предсказуемо», - считают Чоу. Уже можно утверждать, что искусственная кремниевая сетчатка - монументальное научное достижение, которое поможет навсегда избавиться от угрозы некоторых форм слепоты.

Установка протеза глаза – единственный способ возвращения пациентов, к нормальной жизни. Степень эффективности протезирования зависит от правильности подбора изделия – чем выше степень его соответствия естественному глазу человека, тем лучше пройдет реабилитация. Изделия медицинского назначения могут быть стандартными или индивидуальными, особое внимание в клинической практике уделяется вопросам их безопасности. Качественные протезы обязательно идут с сертификатами соответствия, которые вы можете запрашивать у продавца на момент совершения покупки.

Когда необходимо протезирование

Глазные протезы решают не только эстетические и психологические проблемы пациента . Если человек, утративший глаз, не будет носить его заменитель, со временем конъюнктивальная полость станет меньше, а ресницы начнут загибаться вовнутрь, доставляя немало неудобств и становясь главной причиной развития .

Протезирование глаза решает важные эстетические, физиологические и психологические задачи.

Особенно важную роль протезирование играет у детей – нахождение в конъюнктивальной полости заменителя глаза стимулирует процессы роста костей орбиты. Если протезирование не проводится, кости растут медленно, и развивается асимметрия лица. Когда это необходимо, врачи перед протезированием проводят пластику век, коррекцию полости конъюнктивы, создают опорно-двигательную культю, проводят , эвисцерацию либо эвисцероэнуклеацию с имплантацией.

Как правило, протезирование назначается в случае частичного или полного удаления глазного яблока из-за таких заболеваний:

Виды

С учетом используемой технологии производства глазные конструкции делятся на индивидуальные и стандартные. Все изделия изготавливаются в специализированных лабораториях вручную – попытки автоматизировать процессы их производства предпринимались, но нужного результата не дали.

Все изделия для протезирования изготавливаются строго вручную.

Стандартные изделия являются универсальными, и особенности глазной полости конкретного пациента не учитывают. Индивидуальные изготавливаются под заказ с учетом особенностей строения конъюнктивальной полости конкретного пациента, цветовых, рельефных характеристик склеры и радужки здорового глаза.

По размерам протезы бывают:

По стороне ношения:

• левые;
• правые.

По форме:

• эллипс;

В ходе классификации изделий берутся во внимание и такие характеристики как посадка радужки, цвета склеры и радужки, материал изготовления. Пластмассовые сегодня пользуются большим спросом, чем стеклянные, поскольку они являются более долговечными, безопасными, не бьются. Также выделяются тонкостенные изделия, применяемые во время формирования полости глаза и для косметической маскировки дефекта глаз с бельмом, толстостенные, двустенные – они используются при полном отсутствии собственного глазного яблока.

На детские и взрослые протезы не делятся – подбор изделий осуществляется по размеру.

Уход за протезом

Перед выполнением операций по введению и извлечению глазного протеза тщательно вымойте руки, подготовьте глазные капли, салфетки, присоску. Обязательно сядьте за стол, покрытый мягкой тканью, а перед собой поставьте зеркало.

Извлечение протеза

Порядок извлечения протеза выглядит следующим образом:

Как установить

Как самостоятельно ввести протез? Действуйте по следующей схеме:

Как чистить

Протез глаза моют в теплой воде с мылом – спирт использовать нельзя. Послеоперационное изделие разрешается не вынимать. Обязательно строго соблюдайте правила личной гигиены, глаза во время умывания держите закрытыми.

Если протез длительное время находится в полости глаза, он начинает раздражать конъюнктиву.

Как часто требуется чистка

Стандартно чистка производится один раз в две недели. Подробности уточняйте у врача.

Чистка глазного протеза

Условия замены и хранение

Взрослые пациенты носят протез в течение 8-10 месяцев, а затем заменяют его на новый. Делать это нужно обязательно, поскольку поверхность изделия в результате постоянного ношения становится шершавой, на ней появляются борозды и мелкие раковины, травмирующие слизистую глаза.

Необходимые атрибуты для хранения протеза

Плановая замена пластмассовых изделий осуществляется один раз в два года, стеклянных ежегодно.

Носить протез нужно постоянно. Если вы снимаете его на ночь, то не кладите в воду или дезинфицирующий раствор – вымойте с теплой водой и мылом, положите на ткань.

Видео

Выводы

Глазное протезирование позволяет пациенту, утратившему глаз, вернуться к нормальной жизни. И во взрослом, и в детском возрасте ношение протезов является обязательным. Плановая замена производится 1-2 раза в год (стеклянные изделия нужно менять чаще).

Хирурги-офтальмологи прибегают к протезированию только в запущенных случаях, когда никакая другая не способна восстановить глазное яблоко. До тех пор могут применяться различные офтальмологические методики по сохранению глаза, даже с учетом потери его главной функции.

Изобретение относится к медицине, а именно к созданию искусственного глаза человека для оптического восприятия изображения людьми, потерявшими зрение в результате травмы, но сохранившими зрительный нерв неповрежденным. Искусственный глаз содержит герметично соединенные искусственные роговицу, хрусталик и сетчатку. Сетчатка представляет собой матрицу светочувствительных элементов, находящуюся в фокальной плоскости хрусталика и состоящую, например, из приборов с зарядовой связью (ПЗС) на основе МДП-структур. Матрица светочувствительных элементов электрически соединена с устройством считывания и преобразователем, которые подсоединены к источнику питания и являются одновременно рецепторным узлом, куда подается информация с преобразователя. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области медицины, а именно к созданию искусственного глаза человека для восприятия оптического изображения людьми, потерявшими зрение в результате травмы, но сохранившими зрительный нерв неповрежденным. Известно устройство для восприятия изображения слепым человеком, содержащее рецепторный узел, соединенный через преобразовательный блок с электромагнитной катушкой с вибратором, причем оно имеет блок оптических преобразований, а рецепторный узел выполнен в виде фотодатчика, жестко связанного с вибратором, при этом фотодатчик оптически связан с блоком оптических преобразований и размещен в его фокальной плоскости /1/. Недостатком этого устройства является то, что слепой человек не видит оптическое изображение, а воспринимает его, прикасаясь пальцем к колеблющейся поверхности вибратора, не всегда адекватно, т.к. тактильная чувствительность пальцев может меняться во времени в зависимости от физиологического и психологического состояния человека. Кроме того, не определено расположение пальцев относительно поверхности вибратора. Сила прикосновения пальцами к поверхности вибратора также может меняться. Известен зрительный протез общего пользования для совершенно слепых, основанный на преобразовании оптического изображения в звуковое, в котором оптическое изображение, действуя на фотоэлемент, возбуждает в телефоне разные по высоте и сложности звуки, после зеркала развертки изображения между объективом и фотоэлементом расположены равномерно вращаемый электродвигателем прозрачный диск-модулятор с нанесенными на нем оптическими фонограммами, выполненными на фотоэмульсии в виде концентрических дорожек синусоидальных тонов разной частоты, и неподвижная планка со щелью, ширина которой изменяется от центра диска к его краю в зависимости от длины нанесенных на диске синусоидальных тонов и равна длине периода соответствующей синусоиды в каждом его месте /2/. Недостатком этого устройства также является то, что человек не видит оптическое изображение, а лишь воспринимает органами слуха преобразованное устройством в звуки оптическое изображение, также полученное устройством. Прототипом является устройство для восприятия и опознания зрительных образов слепым человеком, содержащее приемную телевизионную систему, электронный блок, блок питания, блок регулирования яркости и контрастности, систему для наблюдения изображения на экране кинескопа, соединительные разъемы и кабели, кроме того, устройство снабжено ячеистой маской, системой датчиков, усилителей, рецепторным узлом, генератором частот, причем ячеистая маска с системой датчиков размещена на экране кинескопа и электрически связана через блок усилителей с рецепторным узлом, установленным на теле человека, выполненным в гибком корпусе и соединенным с генератором частот для воспроизведения изображения любой цветовой гаммы, помимо этого, рецепторный узел снабжен диэлектрическими иглами и элементами крепления и фиксации, диэлектрические иглы рецепторного узла снабжены магнитопроводящим и стаканами для взаимодействия с электромагнитными катушками, одно основание рецепторного узла выполнено заостренным, а другое - тупым, рецепторный узел взаимодействует с телом слепого человека через регулирующие прокладки /3/. Недостатком данного устройства является низкая эффективность восприятия и опознания зрительных образов слепым человеком, длительность процесса опознания зрительных образов, сложность конструкции, вероятность потери рецепторного узла при порче элементов крепления. Кроме того, человек должен обладать хорошей экстроцептивной чувствительностью и различать прикосновение к коже колющих предметов на расстоянии с шагом до одного миллиметра один от другого. Цель изобретения - создание искусственного глаза для оптического восприятия изображения людьми, потерявшими зрение в результате травмы, но сохранившими зрительный нерв неповрежденным. Технический результат изобретения достигается тем, что в зрительном протезе - искусственном глазе - происходит преобразование световых импульсов в электрические сигналы, поступающие в зрительный нерв. Поставленная цель достигается тем, что в искусственном глазе, содержащем приемную телевизионную систему, рецепторный узел, электронный блок и блок питания, приемная система представляет собой искусственный глаз, содержащий искусственные роговицу, хрусталик и сетчатку, представляющую собой матрицу светочувствительных элементов, находящуюся в фокальной плоскости хрусталика и состоящую, например, из приборов с зарядовой связью (ПЗС) на основе МДП-структур и электрически соединенную с электронным блоком, представляющим собой устройство считывания и преобразования, подсоединенное к источнику питания, а рецепторным узлом является ПЗС-матрица. Кроме того, источник питания может быть расположен в матрице светочувствительных элементов или под мочкой уха и быть соединенным с устройством считывания и преобразователем с помощью подкожно расположенных проводников. На чертеже представлено схематическое устройство искусственного глаза человека. Оптическая часть искусственного глаза состоит из роговицы 1 и хрусталика 2. В фокальной плоскости хрусталика 2 расположена искусственная сетчатка 3, которая представляет собой матрицу светочувствительных элементов, выполненную, например, из приборов с зарядовой связью (ПЗС) на основе МДП-структур. Принцип действия этих приборов, основанный на переносе носителей заряда, позволяет осуществлять известными способами преобразование, хранение и переработку информации, представленной плотностью заряда /4, 5/. Электронный блок 4 состоит из устройства 5 считывания и преобразователя 6. МДП-структуры микропроводниками подсоединяются к устройству 5 считывания информации, поступившей на светочувствительный слой искусственной сетчатки 3. Далее эта информация поступает в преобразователь 6, назначение которого преобразовывать информацию в сигналы, которые наиболее приближены к естественным сигналам, поступающим в зрительный нерв от живой сетчатки. Источник питания 7 обеспечивает работу устройства 4 считывания и преобразователя 6. Источник питания может располагаться как автономно, например, под мочкой уха и быть соединенным с блоком считывания и преобразователем с помощью подкожно расположенных проводников, так и в самой матрице-сетчатке в виде вырабатывающих электрический ток фотоэлементов. Глаз - один из основных органов чувств человека, он выполняет функцию получения и переработки информации об условиях внешней среды. По существу глаз представляет собой измерительное устройство для анализа внешних физических стимулов, а также для оценки эффективности действий, произведенных организмом, т. е. выполняет роль обратной информационной связи организма со средой. Рецепторами в данном случае являются нервные окончания, которые действуют как преобразователь энергии раздражителя в энергию нервного ответа. Нервное волокно может находиться в возбужденном состоянии, когда есть потенциал действия (ПД), и невозбужденном - ПД отсутствует. Таким образом, в нервной системе имеется дискретная двоичная система кодирования информации. Как показывают эксперименты, информация в нервной системе кодируется не последовательностью ПД, как в цифровых машинах, а частотой появления ПД, которая пропорциональна логарифму величины действующего раздражителя /6/. С учетом сказанного, в предлагаемом устройстве, искусственном глазе, считывание и преобразование поступающей извне информации осуществляется на принципах дискретной обработки сигналов. Устройство работает следующим образом. Световые лучи проходят через искусственные роговицу 1 и хрусталик 2 и создают изображение на искусственной сетчатке 3. Кванты света вызывают появление на светочувствительной матрице-сетчатке 3, состоящей из ПЗС на основе МДП-структур, электрических зарядов, величина которых зависит от освещенности. Эти электрические заряды преобразуются в электрические импульсы в устройстве считывания 5, а затем поступают в преобразователь 6, в котором информация преобразуется в сигналы, наиболее приближенные к естественным. Связь со зрительным нервом осуществляется проводниками, оканчивающимися электродами в виде, например, кольцеобразных зажимов, подсоединенных к зрительным нервам. Дальше информация передается в зрительные отделы головного мозга. Современные достижения микроэлектроники, нейрофизиологии, биотехнологии, а также способность мозга к адаптации говорят в пользу того, что предложенный искусственный глаз поможет адекватно сформировать зрительный образ в соответствии с информацией, поступающей в искусственный глаз на его искусственную сетчатку - светочувствительную матрицу. Источники информации 1. Авт. св. СССР 955920, МКИ A 61 F 9/08 - аналог. 2. Авт. св. СССР 151060, G 09 B 21/00, A 61 F 9/08 - аналог. 3. Пат. РФ 2057504, МПК А 61 F 9/08 - прототип. 4. Ефремов И.Е., Козырь И.Я., Горбунов Ю.И. Микроэлектроника. Проектирование, виды микросхем, функциональная микроэлектроника. Учебное пособие для вузов.//М., Высшая школа, 1987, с.141-147. 5. Наука и жизнь, 1980, 7, с.30-32. 6. Губанов Н. И., Утепбергенов А.А. Медицинская биофизика.// М., Медицина, 1978, с.283-286.

Формула изобретения

1. Искусственный глаз, содержащий приемную систему, рецепторный узел, электронный блок и блок питания, отличающийся тем, что приемная система представляет собой искусственный глаз, содержащий искусственные роговицу, хрусталик и сетчатку, представляющую собой матрицу светочувствительных элементов, находящуюся в фокальной плоскости хрусталика, состоящую, например, из приборов с зарядовой связью (ПЗС) на основе МДП-структур и электрически соединенную с электронным блоком, представляющим собой устройство считывания и преобразования, подключенное к источнику питания, а рецепторным узлом является ПЗС-матрица. 2. Искусственный глаз, по п.1, отличающийся тем, что источник питания расположен в матрице светочувствительных элементов. 3. Искусственный глаз, по п.1, отличающийся тем, что источник питания расположен под мочкой уха и соединен с устройством считывания и преобразования с помощью подкожно расположенных проводников.

Сам глаз находится в ямке, которая получила название глазница. По своей форме глаз более всего походит на яблоко, именно поэтому получило распространение название «глазное яблоко». Сквозь щель между нижним и верхним веком глазница немного выглядывает наружу, однако большая часть глаза находится внутри. Внутри глаза находится небольшой черный кружок, который принято называть зрачком. Ученые доказали, что при нахождении в темноте долгое время зрачок расширяется, а попадая на яркий свет, наоборот, сужается. Это происходит при содействии мышцы, находящейся внутри глаза, на радужке. Если вы не знаете, что такое радужка, то спешим вам сообщить, что это маленькое цветное колечко, которое располагается вокруг всего зрачка.

Черный цвет зрачка объясняется тем, что внутри глаза всегда пустота. Сзади, также как и в пленке фотоаппарата имеется несколько светочувствительных клеток. Данный слой, словно сеть, ловит лучи света. Название у данного слоя клеток – сетчатка. Внутри нее расположено не менее 140 миллионов клеток, которые крайне чувствительны к свету. При попадании света, внутри их начинают происходить различные химические реакции, моментально превращающиеся в импульс. Двигаясь по зрительному нерву, этот импульс попадает в самый центр мозга. Затем уже мозг вырабатывает сигнал и только после этого мы начинаем понимать, что же мы видим. Таким образом, мы только что описали, как видит глаз человека. Строение глаза Хрусталик полностью отвечает за четкость изображения.

Необходим хрусталик для того, чтобы собирать лучи, а затем направлять их на сетчатку. Чтобы сфокусировать лучи от стоящей далеко вещи, хрусталику необходимо быть более плоским, а если необходимо сосредоточиться на ближайшем предмете, то он вновь становится более толстым. За это отвечает специальная мышца, которая находится вокруг хрусталика. Когда она сокращается – хрусталик становится толще, когда расширяется – тоньше. Если необходимо посмотреть на предметы, находящиеся на разных расстояниях, то нам понадобится использовать абсолютно разную кривизну хрусталика.

Таким образом, глаз – это очень сложная естественная структура, которая позволяет видеть и реагировать на увиденное. Понять, почему видит глаз, можно разобравшись с его анатомией и увидев, что его строение аналогично фотоаппарату.

Искусственный глаз может быть:

• Бионическим глазом
• Электронным глазом
• Нано глазом

Электронный глаз - это устройство, которое позволяет воспринимать световые изменения или различать цвета (например, датчик или сенсор).

Канадский режиссер и продюсер Роб Спенс отважился на операцию, в ходе которой протез глаза, который он потерял еще в детстве, был заменен на миниатюрную камеру. Сам Спенс не может напрямую видеть при помощи своего нового глаза. В отличие от разнообразных проектов искусственных сетчаток камера Eyeborg не посылает сигналов в мозг. Вместо этого крошечный аппарат по беспроводному каналу отправляет картинку на портативный переносной экран. С этого прибора сигнал уже может быть переправлен на компьютер для записи и редактирования.

Бионический глаз - это искусственная зрительная система, имитирующая индивидуальный орган.

Дэниел Паланкер, сотрудник Стэнфордского университета и его научная группа "Биомедицинской физики и офтальмологических технологий", разработали протез сетчатки глаза высокого разрешения или "Бионический глаз".

В Японии также создана искусственная сетчатка глаза на основе патента США, которая в перспективе поможет вернуть зрение ослепшим пациентам. Как стало известно, технология разработана специалистами корпорации «Сэйко-Эпсон» и базирующегося в Киото Университета Рюкоку.

Искусственная сетчатка представляет собой фотосенсор, содержащий тончайшую алюминиевую матрицу с полупроводниковыми элементами из кремния. Для лучшего проведения базовых испытаний, она размещена на прямоугольной стеклянной табличке размером 1 см. Для последующих испытаний на животных, в частности, морских угрях, ее предполагается установить на гибких жидкокристаллических панелях.

По принципу действия искусственная сетчатка имитирует настоящую: при попадании лучей света в полупроводниках образуется электрическое напряжение, которое в качестве зрительного сигнала должно передаваться в мозг и восприниматься в виде изображения.

Разрешение светочувствительной матрицы в составляет 100 пикселей, но после уменьшения размеров чипа, оно может быть увеличено до двух тысяч графических элементов. По утверждению специалистов, если такой чип имплантировать полностью незрячему человеку, он сможет с близкого расстояния различать крупные предметы - такие, например, как дверь или стол.

Пациенты, которым был вживлен бионический глаз, показали способность не только различать свет и движение, но и определять предметы размером с кружку для чая или даже ножа. К некоторым из них вернулась способность читать крупные буквы.

Наноглаз - устройство, созданное с помощью нано технологий (например линза, которая накладывается на зрачок глаза). Такое устройство может не только возвращать потерянное зрение и компенсировать частично потеренные функции, но и расширить возможности человеческого глаза. Линза сможет проецировать изображение прямо на глазу или помочь улавливать свет намного лучше, что позволит видеть в темноте подобно кошке.

Технология наноглаз еще только развивается и неизвестно какие возможности предстанут перед человеком.

Американские инженеры разработали контактные линзы со способностью вывода визуальной информации непосредственно на глаза. Финансируют проект военно-воздушные силы США, которые надеются получить на выходе новое устройство для пилотов.

Майкл Макэлпайн из Принстона и его коллеги разработали 3D-принтер, печатающий контактные линзы из пяти слоев, один из которых излучает свет на поверхность глаза. Сами линзы изготавливаются из прозрачного полимера. Внутри них несколько компонентов: светодиоды из наноразмерных квантовых точек, проводка из серебряных наночастиц и органические полимеры (они выступают в роли материала для микросхем).

Сложнее всего, по словам Макэлпайна, было выбрать химические вещества, способные обеспечить прочный контакт слоев друг с другом. Другой трудностью была индивидуальная форма глазных яблок у людей: инженерам пришлось следить за изготовлением контактной линзы с помощью двух видеокамер, чтобы обеспечить совместимость с глазом пациента.

Ожидается, что новая разработка окажется полезной прежде всего для пилотов: контактные линзы будут передавать непосредственно на глаз информацию о ходе полета. Кроме того, в линзы можно будет поставить датчики, выявляющие химические биомаркеры усталости глаз.

Другие ученые сомневаются в практической ценности разработки: необходимое для включения дисплея на светодиодах напряжение слишком высоко, считает физик Рэймонд Мюррей из Лондона. Кроме того, необходимо обеспечить безопасность материалов. Известно, например, что селенид кадмия, из которого изготавливают квантовые точки, очень вреден для здоровья.