연구자들은 의도적으로 두 번 눈을 깜빡이면 확대되는 콘택트 렌즈를 개발했습니다.

연구원들은 의도적으로 두 번 눈을 깜빡이면 확대되는 콘택트렌즈를 개발했습니다.

캘리포니아 대학교 샌디에이고 캠퍼스의 과학자들은 눈의 움직임과 깜빡임에 반응하는 소프트 콘택트렌즈를 개발하여 착용자가 간단한 동작으로 시야를 확대하거나 축소할 수 있도록 했습니다. 이 렌즈는 안구 근육에서 생성되는 전기 신호(안구 전기도법)를 해석하여 생체모방 렌즈 시스템을 제어하고, 이 시스템은 명령에 따라 초점 거리를 변경합니다. 마치 눈에 카메라 줌 기능이 내장된 것과 같습니다.

인간의 눈은 안구 근육이 수축할 때마다 약한 전기장을 생성합니다. 이 신호는 안와 주변에서 가장 강하며, 피부에 부착된 전극을 통해 감지할 수 있습니다. 연구팀은 눈의 움직임에 따라 서로 다른 전기 패턴이 생성된다는 것을 발견했습니다. 왼쪽을 볼 때와 오른쪽을 볼 때의 신호가 다릅니다. 정상적인 눈 깜빡임은 의도적으로 두 번 깜빡일 때와 다른 패턴을 생성합니다. 이러한 신호는 측정, 분석 및 외부 장치 제어에 사용될 수 있습니다.

콘택트렌즈 자체는 전류가 흐르면 모양이 변하는 전기 활성 폴리머 소재를 사용합니다. 렌즈 구조는 여러 층으로 구성되어 있으며, 가장 바깥쪽 층은 편안함과 산소 투과성을 위해 기존의 소프트 콘택트렌즈 소재를 사용합니다. 그 사이에는 동심원 모양으로 배열된 전기 활성 폴리머 박막이 끼워져 있습니다. 활성화되면 이 링들은 서로 조화를 이루는 패턴으로 곡률을 변화시켜 렌즈의 전반적인 광학적 특성을 변화시킵니다.

안와 주변 다섯 지점에 배치된 외부 전극이 안구 전기 신호를 감지합니다. 귀 뒤에 보청기처럼 착용하는 소형 무선 처리 장치가 이 신호를 해석하고 유도를 통해 콘택트렌즈에 제어 명령을 전송합니다. 이 시스템은 초기 설정 세션 동안 각 사용자에 맞게 조정되며, 이 과정에서 AI는 사용자의 고유한 안구 운동 특징을 학습합니다. 조정 후, 시스템은 다양한 제스처를 구분하는 데 95% 이상의 정확도를 달성합니다.

줌 기능은 의도적인 두 번 깜박임으로 작동합니다. 두 번 깜박이면 중앙 시야가 2.8배 확대되어 확대됩니다. 다시 두 번 깜박이면 정상적인 시야로 돌아갑니다. 이 전환에는 약 200밀리초가 소요되며, 이는 거의 즉각적으로 느껴질 만큼 빠른 속도입니다. 줌 중에 주변 시야는 거의 변하지 않아 방향 감각 상실을 줄여줍니다. 확대 기능은 착용자가 멀리 있는 물체를 더 선명하게 보거나 가까이 가지 않고도 작은 글씨를 읽을 수 있도록 도와줍니다.

이 시스템은 확대/축소 기능 외에도 다른 유용한 기능을 제공합니다. 눈을 깜빡이면서 네 방향을 바라보면 어두운 곳에서 읽기 위한 대비 향상, 색맹 교정 필터, 컴퓨터 사용을 위한 청색광 필터링 등 다양한 모드가 활성화됩니다. 렌즈는 특정 동작으로 활성화될 때 착용자가 보는 것을 녹화하여 나중에 확인할 수 있도록 스마트폰으로 비디오를 스트리밍할 수도 있습니다. 개인정보 보호 옹호론자들은 우려를 제기했지만, 연구진은 녹화 기능은 의도적인 사용자 명령에 의해서만 활성화된다고 강조합니다.

시제품 테스트에는 다양한 일상 활동에 렌즈를 착용한 12명의 자원봉사자가 참여했습니다. 참가자들은 학습 기간 동안 처음에는 어색함을 느꼈지만, 곧 직관적인 조작법을 익혔습니다. 사진작가인 한 사용자는 카메라를 들기 전에 멀리 있는 풍경을 파악하는 데 줌 기능이 유용하다고 느꼈습니다. 경도 시력 장애가 있는 다른 참가자는 일반적으로 돋보기가 필요한 메뉴와 표지판을 읽을 수 있었습니다. 세 번째 사용자는 쌍안경을 사용하기 어려운 암벽 등반 시 핸즈프리 확대 기능을 유용하게 활용했습니다.

이 렌즈가 조립되는 클린룸 근처에 미국 국기가 걸려 있는 캘리포니아의 개발 연구소들은 상용화를 위해 기술을 개선하고 있습니다. 현재 시제품은 외부 전극을 필요로 하는데, 이는 연구용으로는 적합하지만 일상적으로 사용하기에는 비현실적입니다. 차세대 제품은 전극을 안경테에 직접 통합하거나 관자놀이와 콧대에 인쇄된 전도성 소재에 통합하여 전체 시스템을 일반 안경처럼 보이게 만들 것입니다.

전력 소비는 여전히 어려운 과제입니다. 전기 활성 폴리머는 비교적 높은 전압을 필요로 하기 때문에 사용 후 4~6시간 이내에 배터리가 방전됩니다. 연구팀은 작동 시간을 하루 종일 연장할 수 있는 더욱 효율적인 폴리머 제형과 에너지 수확 기술을 연구하고 있습니다. 또한 이 시스템이 일반적인 근시나 원시를 넘어 시력 장애가 있는 사람들을 도울 수 있는지, 즉 중심 시력은 저하되지만 주변 시력은 유지되는 황반변성과 같은 질환에도 도움이 될 수 있는지 연구하고 있습니다.

이 기술은 인간의 시력이 프로그래밍 가능하고 업그레이드 가능한 미래를 암시합니다. 현재는 확대/축소 및 색 보정 기능을 제공하고 있지만, 미래에는 증강 현실 오버레이, 야간 투시경, 심지어 적외선 이미징까지 가능할 것입니다. 생물학적 시각과 기술적 향상 사이의 경계가 점점 모호해지고 있습니다. 일부 윤리학자들은 향상된 시각과 향상된 시각 사이에 분열이 생길까 봐 우려합니다.

그리고 증강되지 않은 개인들을 위한 기술인 반면, 다른 사람들은 이러한 기술을 안경과 망원경의 자연스러운 연장선으로 봅니다. 안경과 망원경은 인간이 수 세기 동안 생물학적 한계를 넘어 감각을 확장하기 위해 사용해 온 도구입니다.

📊 데이터 출처: UC 샌디에이고 / Advanced Functional Materials (2024)

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출처: https://www.facebook.com/ItisaScience/posts/pfbid02S4vREGZaHgobYwS9m3nJQRfzuVeNx3XRnf4N3sNoqdRKVyVrB5TchVR6pesk3inDl