隐形眼镜
凝望我的眼
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生物技术：智能隐形眼镜利用眼睛非同寻常的特点来诊断病情，给药以及做其他更多的事。
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Jun 2nd 2011 | from the print edition
眼睛能够透露出一个人的很多情况。看着某人的眼睛，你就能知道他是开心还是悲伤，是真诚还是不忠，是清醒还是糊涂。如果再深入仔细地静静端详，眼科医生甚至还能诊断出一个人的健康状况，发现比眼部疾病本身还要多的东西。通过检查视网膜，医生能够诊断出高血压以及脑部肿瘤。就算眼睛不是心灵的窗口，在许多方面它也是了解身体信息的渠道。
以前，隐形眼镜通常帮助人们看清外面的世界。而如今，它正让人们能够透过这扇窗子反观自身。“智能”隐形眼镜将信息附加在配戴者的视野内这个理念活跃一时，但生物技术人员还使用埋置式传感器以及电子设备来研发隐形眼镜，使其能够监测病情以及用药。这样的装置最终还能够测量人体血液中胆固醇或酒精的含量，并适时向人们发出警告。
智能隐形眼镜的研发先驱之一，西雅图华盛顿大学的研究员巴巴克•帕尔维兹（Babak Parviz）说，这项技术潜能巨大。这样的眼镜即可做传感器又可做显示器，为将数据导入和导出身体提供了新的途径。通过往隐形眼镜里加入微小发光元素，它能够将电子图像直接显示在配戴者的视野内，形成一个平面显示器或增强现实（译者注：也被称为混合现实，指通过电脑技术将虚拟的信息应用到真实世界，使真实环境和虚拟物体实时地叠加到同一个画面或空间同时存在）覆盖层，而不需任何玻璃镜片，屏幕或是耳机。“我们的最终目标是要做成一个完全合格的显示器。” 帕尔维兹（Parviz）博士这样说到。
第一种智能隐形眼镜已经上市。洛桑瑞士联邦技术研究所附属的Sensimed公司开发的Triggerfish是一款无线电动隐形眼镜，用于帮助青光眼患者进行治疗。它通过使用微型应变仪，持续测量24小时内眼球的曲度来做到这一点。微型应变仪是一项开发应用微机电系统（MEMS）技术，而智能眼镜正是采用了该项技术。
对青光眼患者来说，眼睛内的分泌液增多会压迫视神经。Sensimed 的主管让马克•威斯默（Jean-Marc Wismer）说，如果得不到正确治疗，这会对患者的视力造成无法恢复的损伤。但要想做出正确的药物治疗决策，治疗者应首先了解一天当中峰值产生于何时。
人们认为这种压力剖面会按照特有的昼夜节律发展。但目前还没有能够持续测量这种压力的技术。“如今的操作规范就是让患者实验室内待上24小时，”威斯默（Wismer） 说到。在此过程中，使用一个叫作高曼眼压计的标准仪器，每隔几个小时对患者的眼内压进行测量。尽管这种方法能够有效测量眼内压，但并不能持续使用。
以眼还眼
或许，赏心悦目
通过测量由内部压力而造成的眼球弯曲度变化，Sensimed公司的Triggerfish镜片能够制造一个更加精确的剖面。除应变仪之外，所有要求能够应付信号处理及通信的电子设备都被植入硅胶镜片内（见图）。
感应圈被用于启动该装置，并用于将镜片里的数据传输到患者配戴的接收器上。（感应圈还被用于启动助听器植入物，而不需要那烦人的金属丝。）据维斯默（Wismer）说，自2010年底，该项技术已在欧洲8个国家得到应用，今年年底该技术有望通过美国批准。他说：“目前，我们共有200名患者。”
泪液含有带电原子，它会干扰智能眼镜的内置天线。
不过，该装置确实有一个明显的缺点。眼镜内感应圈天线短意味着外部天线离眼睛一定很近：实际上就是黏在眼眶周围。眼睛里戴一个小芯片（正常视力不会被降低）看起来就很怪，而头上贴着一个大单片眼镜看起来就更奇怪。
韦斯默（Wismer）承认这绝非完美之物，但是他公司的这个装置无需持续佩戴。相反，这个装置可以约每六个月配戴一次（24小时）。他们希望通过阐明眼内压变量以及病情进展的关系，这个装置能帮助改进对青光眼的治疗疗效。
然而，另一种智能隐形眼镜是用来持续配戴的。尽管还处于开发阶段，这个镜片是用于治疗而非监控疾病的。该眼镜由波士顿儿童医院生物材料及药品配置实验室主任，麻醉学教授丹尼尔•科恩（Daniel Kohane） 研发。他的这种智能眼镜可以使药物在长时间内缓慢地释放到眼睛里。
与简单的滴眼液相比，智能隐形眼镜似乎有些过了。但是我们很有必要开发这种技术，科恩（Kohane）博士说到。他说：“滴眼液并不十分有效——实际上只有一小部分会进入眼内，而更大的问题是顺应性。” 眼部疾病的普遍问题是患者不能按照医嘱使用滴眼液。“那些本该发挥药效的部分并未发挥出来，这会导致病情及治疗恶化。”
给药新观点
科恩（Kohane）博士解决上述问题的办法就是发明一种带有含药物胶囊的隐形眼镜。“它是使用一个含有药物的可渗透高分子制成的扁平环形线圈或环状物，”他说：“随着薄膜降解，它就释放药物，慢慢过滤。”胶囊里面什么都能装，比如止痛药，抗生素或者消炎药。离体实验显示，这种眼镜能够有控制地持续释放环丙沙星（一种抗生素）100多天。
目前的研究很是被动，但是科恩（Kohane）博士现在正致力于一种应对特定刺激的眼镜。如果他研发的眼镜能像Triggerfish一样与传感器相结合，它就能够检测眼内压并在眼内压高峰时释放青光眼药物。但是他们还得考虑到别的东西。“如果我咳嗽了，我的眼内压也会上升。” 科恩（Kohane）博士说到。不过，一款智能隐形眼镜应该能够巧妙地解决这个问题。
另一个要关注的就是这种治疗式眼镜可能会对佩戴者的视力造成什么样的影响。“我们担心随着药物的释放，变化的眼镜形状会改变患者的聚焦，”科恩（Kohane）博士说到。这就是为什么胶囊是环形的原因，这样它环绕着瞳孔就不会模糊配戴着的视力了。他说：“目前为止我们可以说，它不会对视力有太大影响。”
智能隐形眼镜不应仅仅致力于检测或治疗眼病。帕尔韦兹（Parviz）博士研发了另一种隐形眼镜，用于检测糖尿病人体内的葡萄糖浓度。他说眼睛是一个让人惊讶的部位，它可以很好的完成这项工作而不会造成什么伤害，因为泪液中的葡萄糖浓度正好与血液中的葡萄糖浓度相当。这就意味着可以持续测量，而不至于扎手指或抽血。
为了测量葡萄糖浓度，帕尔韦兹（Parviz）博士使用了一项叫作电流传感的技术，来测量几套电极间的微电流。这种隐形眼镜像Triggerfish一样要充电且进行无线数据交换。不过它的幅度更大，所以不需要在眼部周围环绕感应圈。
帕尔韦兹（Parviz）博士说在兔子身上检测的结果表明，眼镜能够使用，甚至还能检测到非常低的葡萄糖浓度。然而，使用这项技术有一个问题：电极并没有密封于镜片内，而是暴露在外。而且堆积在传感器上的蛋白质会影响传感器运作并减少镜片的使用寿命。定期清洗镜片或许能减少这样的问题产生。不过，镜片清洗液会对内嵌的电子设备造成什么影响还不好说。泪液也是一个问题，因为泪液中含有带电原子或离子，这些成分会干扰智能隐形眼镜内置天线的运作。
与Sensimed公司的眼镜一样，帕尔韦兹（Parviz）博士研发的隐形眼镜中所有的电子设备及传感器都放在镜片外侧的中间部分，以避免干扰配戴者的视力。但是帕尔韦兹（Parviz）博士想在镜片里植入小型发光二极管（LEDs）的显示器，那样就能在佩戴者的视线内显示出信息。
尽管要想产生涵盖全色谱的显示尚需绿点，但是帕尔韦兹（Parviz）博士已经验证过，红点和蓝点（像素点）确实可以嵌在镜片上。 他已经展示那些像素能够进行无线充电，他证明出它能将光学器件（镜片）收缩以使光点聚焦，即使这些光点非常靠近眼睛。不过目前帕尔韦兹（Parviz）博士研发出的显示器是一种只有8种像素网格的隐形眼镜。
鉴于数百万像素的高清屏幕已经很是普遍，这种显示器似乎也没那么的出彩。但我们还是值得记住一点，这种显示器的制造要比普通显示器困难得多。如此小型的隐形眼镜意味着它要想显示和一般电脑荧幕或是手机屏幕一样的分辨率，其自身像素就要比后两者小得多。除此之外，它还要解决充电及对焦的问题。“我们最小的像素约有50微米，”他说，“我们肯定还能再做得小些。”他的确能做到：相比之下， iPhone高清屏幕的像素约80微米（一米的百万分之一）。
此项新领域尚处于起步阶段，帕尔韦兹（Parviz）博士当前的目标是开发一种简单，低分辨率的显示器，以及开发其他类型的生物传感器，用于测量比赛期间运动员体内的乳酸含量。随着拥有新功能的智能隐形眼镜被帕尔韦兹（Parviz）博士和其他研究人员开始研发，这项技术值得我们去关注。
本文由译者 laoyetu02 提供 点击此处阅读双语版
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