3Dプリントされたスマートコンタクトレンズは、拡張現実の目のナビゲーションに新たな可能性をもたらします

この投稿は Bingdunxiong によって 2023-2-22 16:39 に最後に編集されました

2023年2月22日、アンタークティックベアは、韓国電気技術研究院（KERI）と蔚山科学技術院（UNIST）の研究者グループが、低電力モノクロディスプレイをベースにした3Dプリントスマートコンタクトレンズの中核技術を開発したと主張していることを知りました。革新的とみなされているこの技術は、リアルタイムナビゲーションなどの拡張現実ツールとして使用できる可能性がある。研究結果は「Advanced Science」誌に掲載された。

△3Dプリント技術をベースにしたスマートコンタクトレンズのプロトタイプはArduino Unoで制御可能
ソル・スングォン博士と彼のチームは次のように語った。「私たちの成果は、非平面基板上に機能的なマイクロパターンを印刷できる3D印刷技術の開発にあり、これにより、拡張現実用の高度なスマートコンタクトレンズの商品化が可能になりました。これにより、拡張現実デバイスの小型化と多機能性が大幅に促進されるでしょう。」

△チームの論文のタイトルは「プルシアンブルースマートエレクトロクロミックディスプレイのメニスカスガイドマイクロプリンティング」です（ポータル）
プルシアンブルー (PB) インクを使用する理由は何ですか?
拡張現実スマートデバイスにエネルギー効率の高いエレクトロクロミック (EC) ディスプレイを使用すると、コスト効率、製造の容易さ、効率的な操作を実現できます。しかし、プルシアンブルー (PB) は、独特のエレクトロクロミック (EC) 特性を持つ金属有機配位化合物であるため、微細パターン化が難しく、EC ディスプレイへの応用が制限されています。

PB マイクロパターン形成の難しさに対処するために、本研究では、酸性フェロシアン化物インク膜で囲まれた基板上で FeFe(CN)6 を局所的に結晶化し、その後 120 °C で熱還元して PB パターンを形成する、マイクロプリンティングに基づく新しい戦略を提案します。

FeCl3K3Fe(CN)6濃度、印刷速度、ピペットの内径などの印刷パラメータを制御することで、一貫したPBパターンを得ることができます。 0.1 M KCl (pH 4) 電解質を使用して、200 CV サイクルを通じて、プルシアンホワイト (CV 電位範囲: 0.2～0.5 V) への再現可能な変換を備えた一貫した 3D プリント PB パターンが得られました。

要約すると、スマートコンタクトレンズに統合された PB ベースのエレクトロクロミック (EC) ディスプレイは、GPS 座標を取得することで視聴者にリアルタイムの方向ナビゲーションを提供できます。本研究で提案されたシンプルな PB マイクロパターニング法は、高度な EC ディスプレイやその他のさまざまな機能デバイスの製造に使用できます。

△液滴制御マイクロ印刷技術により、限られた領域に均一なプルシアンブルーのパターンを印刷できます。
拡張現実のための 3D プリントスマートコンタクトレンズ<br /> 研究者らは、スマートコンタクトレンズは拡張現実デバイスの「ゴールドスタンダード」だと述べている。通常のかさばるメガネや最近発売されたクリップオン式の片眼鏡のデザインとは異なり、マイクロディスプレイや複雑な光学系を必要とせず、目の表面に簡単に配置してユーザーの視野をカバーすることができます。

したがって、この技術の難しさは、十分に薄く、消費電力が極めて低いスマートレンズを開発することにあり、チームの3Dプリント技術はこの問題を解決するための強力なツールとなります。研究者らは、スマートコンタクトレンズ上にプルシアンブルーインクの微細パターンを印刷できることを実証した。このインクは、溶媒が蒸発するとさらに結晶化する。

研究者らはテストを行い、この印刷システムが、均一で連続した色彩を持ち、拡張現実ディスプレイに適した、最小7.2ミクロンのパターンを作成できることを発見した。現在、彼らはこの技術に自信を持っており、拡張現実ディスプレイに最適であると考えています。これを検証するために、研究者らはリアルタイムナビゲーション機能を備えた拡張現実スマートレンズを作成しました。このレンズでは、Arduino Uno マイクロコントローラボードを使用して開発された外部 GPS 受信機の助けを借りて、ユーザーが指定された場所に簡単に誘導されます。拡張現実スマートレンズは、ユーザーの視野内に方向矢印と「停止」および「進む」の標識を投影します。

しかし、この新技術はまだ研究段階にあり、商品化されるまでには克服すべき課題が数多く残っています。たとえば、この技術は3Dプリントされた眼球モデルで評価されているが、商品化される前に実際の眼球でテストする必要がある。この模型は、観察者が見るものをシミュレートするために背面に穴が開けられたレプリカです。

△研究者らは、PBインク濃度、印刷速度、ピペットの内径などの印刷パラメータを調整することで一貫したPBパターンを実現し、CVサイクルを使用して3D印刷されたPBパターンをプルシアンホワイトに繰り返し変換しました。したがって、本論文では、印刷パラメータの関数として特徴付けることができる PB マイクロパターンを作成するための効率的な方法を提案します。
3D プリント技術で目の健康を改善<br /> 他の場所では、研究者らも3Dプリントを利用して目の健康を改善している。これには、インドのLVプラサド眼科研究所、インド工科大学、細胞分子生物学センターでのテストや、シュトゥットガルト大学の研究者らが開発した、3Dプリントレンズに反射防止コーティングを施すことができる新技術などがある。

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