基於形狀記憶效應,可自動調節瞳孔大小的人工虹膜問世

2021-01-15 36氪

虹膜是眼球結構的重要一部分,主要用於調節外部光線入眼量。外部光線強時,虹膜會縮小,減少光對眼睛的損害。在光線昏暗的情況下,虹膜會放大,增加光線的入眼量,幫助你看清物體。

虹膜一旦受到了損傷,患者最主要的症狀是畏光。數據顯示,先天性無虹膜的病人比較少見,其發病率達到1∶133931,而後天性無虹膜多為外傷所致。

為了減少畏光症狀,以往會採用戴有色眼鏡、遮蓋性角膜接觸鏡來減輕角膜受損患者的不適,不過這些治療手段效果有限。後來科學家們研發出了虹膜型人工晶體,將晶體植入患者嚴重可以解決原有的畏光、流淚、頭暈、目眩、眼顫等不適症狀,有效的提高患者視力。

不過這種人工晶體也不是萬能的,由於它畢竟是後期植入的外部材料,不具備自身虹膜的神經調節功能,因此無法根據光線強弱的變化調節瞳孔的大小。科學家表示,他們會儘量調試一個合適的尺寸,留一個中等大小的瞳孔位置,讓進入眼睛的光線保持在一個適當的程度。

芬蘭坦佩雷科技大學的科學家們研發了一種可以根據外部光線進行調節的人工合成虹膜,值得注意的是,這種人工合成虹膜不需要任何外部控制設備。

這款人工合成虹膜的原理並不複雜,科學家將一片由聚合液晶彈性體製成的,直徑為14mm的薄片從中間徑向切割成了12瓣,最外的邊緣部分依然保持連接狀態。

研發人員表示,這種人造虹膜之所以可以根據光線自動調節,是因為聚合液晶彈性體在熱、光、電等的外界刺激下可以產生可逆的形狀記憶效應,即會根據接收熱量的不同進而改變自身的形狀。當處於昏暗環境中,每個徑向瓣會向上向外彎曲,從而在中間形成一個圓形空洞,增加光線進入量。同時,研究人員在液晶混合物當中添加了紅色燃料,當藍光或綠光照射在染料上便會產生熱量,徑向瓣會往回捲曲,關閉光圈。

不過,這種人工虹膜尚不能植入人眼中。由於人工虹膜是通過材料感知熱量控制光圈開合的,因此很難保證開合控制的精度,而且現階段的人工虹膜只能對強光做出反應。

另外,人工虹膜的關閉速度還有待提升。智能相機的光圈開合速度達到了微秒級,才可以使得拍照效果在不同環境下都達到最佳。而人工虹膜的開合速度現在依然需要數秒鐘,患者體驗感不會太好。

除了關閉速度,人工虹膜在關閉狀態下的閉合程度也需要提升。現在的人工虹膜在完全關閉的情況下,依然會漏進10%左右的光。

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