CORDIS - Wyniki badań wspieranych przez UE
CORDIS

Article Category

Wywiad
Zawartość zarchiwizowana w dniu 2024-04-18

Article available in the following languages:

Soczewki LIGHTSWORDS dają nadzieję na złagodzenie związanego z wiekiem pogarszania się wzroku

Krzysztof Grabowiecki, koordynator projektu LIGHTSWORDS, omawia działania podejmowane w ramach projektu, zmierzające do opracowania nowatorskiego układu optycznego, oraz plany na przyszłość.

Soczewki kontaktowe, które łagodzą objawy presbiopii przy utrzymywaniu prawidłowego widzenia z każdej odległości mogą już niedługo stać się rzeczywistością dzięki technologii opracowanej w ramach projektu LIGHTSWORDS. Niezależnie od tego, czy musimy nosić okulary lub soczewki kontaktowe już w młodszym wieku, istnieje duże prawdopodobieństwo, że gdzieś w okolicach pięćdziesiątki nasz niegdyś doskonały wzrok zacznie słabnąć. Czytanie gazet czy wiadomości tekstowych nagle stanie się problemem, z którym uporać się mogą jedynie okulary, soczewki kontaktowe lub zabieg chirurgiczny. Ta przypadłość nazywa się presbiopią i dotyka niemal 1 mld ludzi na świecie. Zważywszy na fakt, że chirurgia w tym zakresie nadal jest w powijakach, okulary to wciąż najbardziej realistyczna opcja dla wielu pacjentów. Mają one jednak zasadniczą wadę: mogą utrudniać akomodację oka do widzenia w różnych odległościach, co może być niebezpieczne, zwłaszcza w miejscu pracy. Tutaj właśnie do akcji wkracza dofinansowany ze środków UE projekt LIGHTSWORDS (Lens that mIGHT be a Satisfactory Way Of Reducing age Degradation of Sight), który daje nadzieję na plastikowe soczewki umożliwiające płynną akomodację, od pobliskich obiektów po… nieskończoność. LIGHTSWORDS opiera się na badaniach teoretycznych, których wyniki ukazały się 20 lat temu. W owym czasie pojawiła się koncepcja soczewek eliminujących konieczność mechanicznej akomodacji, ale technologia nie była dostatecznie dojrzała, aby ją przenieść z laboratorium na rynek. Partnerzy projektu LIGHTSWORDS rozwiązali ten problem za pomocą zestawu technologii wytłaczania i wtryskiwania oraz rewolucyjnych soczewek, potrafiących płynnie różnicować moc optyczną od 0D do około 3D – przez co umożliwiają rozpoznawanie obiektów położonych w odległości od około 33 cm do nieskończoności z dobrym poziomem ostrości obrazu. Krzysztof Grabowiecki, koordynator projektu, opowiada nam o uzyskanych wynikach i swoich planach na dalszy rozwój technologii LIGHTSWORDS. Jakie są główne cele projektu? Naszym celem jest opracowanie technologii niezbędnej do wytwarzania nowatorskiego układu optycznego o nazwie Lightswords i przygotowanie jej do produkcji. Technologia opiera się na asymetrycznym układzie optycznym. To oznacza, że soczewki mają wbudowaną powiększoną głębię ostrości, dzięki czemu więzadełka Zinna mogłyby zostać zastąpione krystalicznymi soczewkami dostosowującymi widzenie do konkretnych potrzeb. Mechanizmy te mają kluczowe znaczenie dla rozwiązania problemów, z jakimi borykają się pacjenci z presbiopią. Dzięki pojedynczym soczewkom, będą mogli obserwować obiekty z różnych odległości bez znaczącej utraty ostrości, aczkolwiek uzyskany efekt będzie nieznacznie gorszy od tego, jaki zapewniają zwykłe soczewki jednoogniskowe na dużych odległościach. Teoria, na której opiera się LIGHTSWORDS, została opracowana około 20 lat temu, ale nie powstały żadne fizyczne zastosowania ze względu na trudności z produkcją soczewek: niewielka krzywizna płynnie zmieniająca się wokół osi i małe, ostre stopnie. Nasze zadanie polegało na znalezieniu odpowiedniej technologii, która sprostałaby przynajmniej teoretycznym ograniczeniom związanym z produkcją oraz na uruchomieniu pilotażowej linii do masowej produkcji. Przetestowaliście trzy technologie. Czy któraś z nich wyróżniła się? W jaki sposób? Trzy technologie (czy też cztery, wliczając w to ich kombinacje) zostały faktycznie użyte w procesie analizowania możliwości produkcji soczewek LIGHTSWORDS: zwykła mikroobróbka pojedynczych soczewek, którą się często stosuje w praktyce przemysłowej; mikroobróbka z możliwym zastosowaniem EDM do produkcji z użyciem matrycy (technologia wtryskiwania); technologia litografii laserowej do produkcji z użyciem stempla (technologia wytłaczania na gorąco) oraz mikroobróbka do produkcji z użyciem stempla (technologia wytłaczania na gorąco). Ostatecznie mikroobróbka do produkcji z użyciem stempla została uznana za najlepsze rozwiązanie. Konsorcjum wyprodukowało zapraskę o wymaganym stopniu precyzji, po czym ruszyła z powodzeniem produkcja i charakterystyka pierwszej, wtryskiwanej partii testowej soczewek. Na potrzeby charakterystyki optycznej, partia testowa została ustawiona na symulowanie widzenia oka ludzkiego. Cztery obiekty zostały umieszczone w różnej odległości (0,33 m do 3 m) od „sztucznego oka z presbiopią”, które zasadniczo jest soczewką akomodującą się na określonej odległości. Zaobserwowaliśmy korektę widzenia, którą przewidzieliśmy pierwotnie w teorii: zamiast jednego ostrego obiektu otoczonego nieostrymi, sztuczne oko skorygowane za pomocą soczewki LIGHTSWORDS było w stanie zobaczyć wszystkie cztery obiekty z zadowalającą jakością – ale nie optymalną – ostrością. Jakie główne trudności napotkaliście w toku realizacji projektu i jak je pokonaliście? Nadrzędnym wyzwaniem było zmieszczenie się w bardzo wąskich przedziałach tolerancji (mikronowych, a nawet submikronowych) produkcji, aby osiągnąć pewien poziom gładkości przy dalszym utrzymaniu typowego kształtu i szorstkości soczewek. W szczególności wykorzystywanie litografii laserowej w skali szarości do grubej maski fotolitograficznej nie było prostym zadaniem. Technologia grubej/głębokiej maski fotolitograficznej nie jest wystarczająco dojrzała, dlatego w tym zakresie nasz sukces był jedynie częściowy. Zostaliśmy ostatecznie zmuszeni do skierowania się w stronę projektowania „semi-refrakcyjnego” układu optycznego. Wreszcie skupiliśmy nasze wysiłki na mikroobróbce i z powodzeniem osiągnęliśmy postawione cele. W jaki sposób wasze plastikowe soczewki różnią się od innych soczewek dostępnych obecnie na rynku? Przede wszystkim nasze pojedyncze soczewki zapewniają użytkownikowi powiększoną głębię ostrości. Nasz pierwotny projekt opiera się na mocy optycznej 0-3D, co oznacza, że głębia ostrości zwiększa się od 33 cm (normalna odległość czytania) do nieskończoności. W ramach obecnych koncepcji korekcji stosowanych jest wiele układów optycznych: dwuogniskowy, otworkowy, asferyczny. Jednak większość z nich wymaga ruchów osi oczu, podczas gdy w przypadku LSOE, oś widzenia pozostaje niezmieniona. Prace nad projektem kończą się w tym miesiącu. Czy opracowana technologia spełnia wasze początkowe oczekiwania? Zasadniczo tak: mamy technologię gotową do pilotażowej produkcji. Opracowujemy także specjalny układ testowy do oceny geometrii i cech optycznych soczewek. Czy macie jakieś dalsze plany? Tak, mamy. Teraz, kiedy opracowaliśmy prawdziwe soczewki, które mogą być oceniane przez oftalmologów w klinikach i testowane przez naukowców koncentrujących się na odbiorze obrazu przez mózg, eksperci wyrazili również zainteresowanie soczewkami kontaktowymi i śródgałkowymi. Jednak podjęcie tych wyzwań wymagać będzie nowatorskich materiałów. Równolegle chcielibyśmy opracować pewne rozwiązania dla kamer CCD do pracy bez nastawy ostrości z wbudowanym pomiarem odległości (dalmierz) i w trudnych warunkach oświetleniowych. Potrzebne byłoby w tym celu opracowanie zaawansowanego oprogramowania i konfiguracja sprzętu do obrazowania w czasie rzeczywistym, nad czym prace właśnie trwają. Rozpoczniemy prace nad projektami okularów ochronnych, w które wbudowane zostaną nasze soczewki, na co oczywiście będziemy starać się pozyskać nowe fundusze KE. Jakie będzie wedle waszych przewidywań oddziaływanie na rynek? Czy producenci soczewek wyrazili już zainteresowanie masową produkcją waszych soczewek? Oddziaływanie na rynek może być znaczne z uwagi na niską cenę i wysoką funkcjonalność układu soczewek. Jeszcze większego wpływu można się spodziewać, kiedy weźmiemy pod uwagę soczewki kontaktowe i śródgałkowe, choć nadal musimy czekać na wyniki badań klinicznych, między innymi jeżeli chodzi o ograniczenia związane z pewnymi niewydolnościami ludzkiego oka. Dostrzegamy także potencjał w tak zwanym widzeniu maszynowym na potrzeby lepszej i szybszej akwizycji obrazu lub analizy scen 3D. Rzeczy takie jak noktowizja i ewaluacja spektralna obserwowanej sceny także mogą być brane pod rozwagę z uwagi na wykorzystywanie dyfrakcyjnych cech soczewek asymetrycznych. Pewne zainteresowanie wyraziły duże podmioty z rynku produktów okulistycznych i kamer wizyjnych. Jednak jest zbyt wcześnie, aby ujawniać dalsze informacje. Więcej informacji: LIGHTSWORDS http://www.lightswords.eu/

Kraje

Polska