Напечатанный электронный глаз научили различать простые формы.

Бионические электронные глаза вовсе не похожи на обычный живой глаз. Бионический глаз – это камера, приемник и чип с электростимуляторами. Камера встроена в очки или же еще каким-то способом закреплена на голове, чип и приемник имплантируются в организм и воздействуют на сетчатку.

Бионический глаз – светочувствительные сенсоры, напечатанные внутри стеклянной полусферы. (Фото: University of Minnesota, McAlpine Group)

Сигнал с камеры поступает на чип, у которого есть всего несколько десятков электростимуляторов – мозг воспринимает их сигналы как крупные пятна. Бионические глаза, пока еще весьма далекие от совершенства, дают возможность лишь ориентироваться в пространстве, не различая деталей – с их помощью можно увидеть дверной проем или различить на небольшом расстоянии контуры предметов размером с книгу. Сейчас бионические электронные глаза есть всего у нескольких сотен людей, потерявших зрение.

Технология печати электронных устройств из полимеров могла бы избавить людей с бионическими глазами от необходимости носить на голове камеру и дать возможность видеть достаточно мелкие детали. Все это станет реальностью только тогда, когда на сетчатке удастся разместить тысячи стимуляторов, а в электронный глаз получится встроить такое же количество светочувствительных сенсоров. Пока не ясно, какой должна быть начинка бионического глаза: будут ли его сенсоры кремниевыми, как в веб-камерах, или нужно нечто иное?

Майкл Макалпайн (Michael McAlpine) и его коллеги из Миннесотского университета считают, что электронные компоненты в бионических органах должны быть гибкими. Исследователи уже продемонстрировали образец напечатанного бионического уха и успешно наносили эластичные компоненты на кожу. Чтобы доказать перспективность своей технологии, они напечатали несколько светочувствительных сенсоров внутри стеклянной полусферы размером с глазное яблоко.

Полимерные сенсоры плотно прилегают к стеклянной полусфере, поскольку повторяют ее форму, поясняется в публикации в Advanced Materials. Электронные компоненты можно наносить на любую изогнутую поверхность, для этого нужно дать принтеру указания с помощью программы AutoCAD. Преимущество технологии в том, что печатать можно различными материалами.

Сенсоры для прототипа глаза напечатаны из слоев полимеров P3HT и PEDOT:PSS, силиконового изолятора и «чернил» с частицами серебра. Меняя «чернила», исследователи печатали на одной подложке сенсоры и светоизлучающие компоненты. При этом характеристики гибких сенсоров почти не отличались от свойств обычных кремниевых диодов. Затем на поверхность «глаза» проецировали простые геометрические фигуры, и сигналы от полимерных сенсоров позволяли различать их контуры.

В дальнейшем авторы работы намерены уменьшить размеры сенсоров и попытаться напечатать светочувствительную матрицу. В перспективе и подложка-полусфера тоже станет не стеклянной, а гибкой. Возможно, здесь придется кстати опыт создания многослойных гибких плат, о которых мы недавно писали.

Любопытно, что полимерный принтер может работать при комнатной температуре, и он не чувствителен к влажности и пыли. Вряд ли бионические глаза в ближайшем будущем начнут печатать в домашних условиях, но вот оперативная печать медицинских датчиков по заказу пациентов вполне может стать распространенной услугой.