TX, 13/05/2024
Por Tejasri
Cientistas de Nanquim, China, desenvolveram lentes de contato inteligentes com rastreamento ocular baseado em etiquetas de radiofrequência que podem ser usadas para várias aplicações, incluindo cuidados de saúde e realidade aumentada (AR). As lentes são biocompatíveis e imperceptíveis, não exigindo bateria ou chips de silício convencionais.
As lentes de contato inteligentes, que podem monitorar vários fatores de saúde e serem usadas para interação humano-máquina (HMI), são uma tecnologia relativamente nova. Essas dependem do rastreamento dos movimentos oculares usando métodos como reflexo corneal do centro da pupila e eletrooculografia (EOG).
Embora esses métodos tenham mostrado algum sucesso, eles carecem de precisão e são suscetíveis a interferências. Além disso, a EOG, que usa eletrodos na pele para coletar dados, mostrou-se arriscada para a pele.
O novo estudo publicado na Nature Communications tem como objetivo superar os desafios impostos pelos métodos tradicionais de rastreamento ocular.
Um dos co-autores do estudo, o Prof. Fei Xu, da Faculdade de Engenharia e Ciências Aplicadas da Universidade de Nanquim, falou sobre o trabalho ao Tech Xplore. Falando sobre o que o inspirou a desenvolver lentes de contato inteligentes, ele mencionou como a ficção científica pode impulsionar a imaginação e a criatividade dos cientistas.
"Missão: Impossível 4 propôs uma lente de contato inteligente com função de reconhecimento facial. Se pequenas lentes de contato conseguirem uma combinação perfeita entre os mundos virtual e real, será a forma definitiva de tecnologia AR. A tecnologia de interação humano-computador baseada em rastreamento ocular é um dos componentes mais importantes", disse ele.
Interação humano-máquina
A interação entre humanos e máquinas é o próximo passo ou desafio no mundo tecnológico, e a HMI está no centro disso. A HMI é o estudo de como humanos e máquinas interagem e como tornar essa comunicação mais suave e eficiente.
Isso tem o potencial de impactar vários domínios, incluindo jogos, cuidados de saúde, AR e robótica. O rastreamento ocular usando lentes de contato inteligentes é uma das maneiras pelas quais podemos facilitar a HMI.
Pode ajudar a monitorar vários parâmetros de saúde, facilitar a comunicação com robôs e proporcionar uma experiência de AR mais imersiva. No entanto, como mencionado anteriormente, os métodos de rastreamento ocular atuais têm desafios, o que levou os cientistas a adotarem uma nova abordagem.
Os pesquisadores propõem uma abordagem de codificação de frequência para superar esses desafios.
Codificação de frequência
O método de codificação de frequência usado pelos pesquisadores para a lente de contato inteligente, envolve a codificação de informações sobre os movimentos oculares em sinais de radiofrequência ou RF.
Os sinais de RF são gerados por etiquetas de RF que foram incorporadas na lente de contato. Etiquetas de RF, também conhecidas como chips RFID, também são usadas em coisas como cartões de crédito. Elas são completamente sem fio e não requerem fonte de bateria para funcionar, tornando-as ideais para aplicações de rastreamento ocular usando lentes de contato.
Cada etiqueta emite um sinal de frequência único correspondente a diferentes movimentos ou posições oculares. Conforme o olho se move, as posições relativas das etiquetas de RF mudam, o que altera a frequência do sinal emitido.
Ao detectar e analisar essas mudanças de frequência, o sistema (ou máquina) pode determinar a direção e a extensão dos movimentos oculares em tempo real.
Essa estratégia de codificação de frequência permite o rastreamento preciso e preciso dos movimentos oculares sem a necessidade de chips de silício convencionais ou baterias, tornando as lentes de contato inteligentes mais compactas, leves e biocompatíveis.
Além disso, é muito seguro.
O Prof. Xu explicou: "A implementação dessa tecnologia elimina a possibilidade de vazamento de informações biométricas, como íris. A informação ocular humana contém o mecanismo de atenção do cérebro humano, e a intenção humana pode ser analisada rastreando o movimento ocular. A autorização do usuário é necessária para usar as informações de rastreamento ocular."
Fabricação e teste da lente de contato inteligente
Os pesquisadores usaram quatro etiquetas de RF e as incorporaram em um elastômero de silicone. O silicone é o material das lentes de contato regulares, tornando estas lentes de contato inteligentes biocompatíveis. Esta configuração foi testada para minimizar a toxicidade para a córnea, o que poderia levar a inflamação corneana.
Um leitor portátil de frequência de varredura foi mantido próximo para registrar e analisar os sinais das etiquetas de RF (ele serve como a parte da máquina da HMI).
Os pesquisadores demonstraram que suas lentes de contato inteligentes podem detectar direções de olhar e pontos de olhar em tempo real, o que poderia ser usado para controle de robôs e interação de software.
Além disso, eles mostraram que as lentes são muito estáveis e podem ser usadas por até 12 horas em diferentes condições ambientais. Eles também mostraram que as lentes podem detectar o fechamento dos olhos.
Um dos aspectos-chave dessas lentes de contato inteligentes é sua alta precisão angular, que permite o reconhecimento de comandos oculares para aplicações de HMI mais amplas.
"Nossas lentes de contato com rastreamento ocular são altamente precisas, com uma precisão de ângulo de movimento ocular de menos de 0,5 graus, ainda menor que o ângulo de visão fornecido pela fóvea. A fóvea é a área mais densa de cones na retina, proporcionando imagens de alta definição e onde a atenção está focada", disse o Prof. Xu
Eles também mostraram como os comandos oculares podem controlar jogos como Serpente Glutona e podem ser usados para navegação na web. Além disso, eles conduziram experimentos in vivo em coelhos para verificar a função e a segurança das lentes.
A lente de contato inteligente é muito semelhante às lentes de contato comercialmente disponíveis e foi comprovada como hidratada, segura e biocompatível com o olho.
"No local, o rastreamento ocular pode ser alcançado por meio de lentes de contato, que são pequenas e leves, não são fáceis de detectar, são compatíveis com a moda e não afetam a interação social interpessoal", acrescentou o Prof. Xu.
Aplicações potenciais
Desde o lançamento do Apple Vision Pro, isso tem levado pesquisadores e o público a explorar as aplicações potenciais da interação entre computador e humano usando os olhos.
"As lentes de contato são a forma definitiva de AR. A integração perfeita do mundo virtual e do mundo real por meio de lentes de contato foi retratada em muitas obras de ficção científica."
"Com o desenvolvimento da tecnologia optoeletrônica e a melhoria da integração flexível de dispositivos optoeletrônicos, as lentes de contato realizarão mais e mais funções na interação humano-computador e na saúde médica", concluiu o Prof. Xu.
Isso não apenas promoverá a inovação tecnológica, mas terá um impacto positivo na qualidade de vida das pessoas.
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Fonte:https://techxplore.com/news/2024-05-eyes-tomorrow-smart-contact-lenses.html
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