Soczewka rodem z „Gwiezdnych Wojen”

Czy naukowcy mogą znaleźć inspirację do swojej pracy w kulturze popularnej? Oczywiście! Tak stało się w przypadku projektu z Wydziału Fizyki PW. Filmy George’a Lucasa zaprowadziły badaczy do stworzenia rozwiązania, które może przyczynić do poprawy jakości widzenia u osób starszych.

Tym rozwiązaniem jest wyjątkowa soczewka „miecz świetlny”. Jeszcze w ubiegłym wieku dzisiejsi profesorowie Andrzej Kołodziejczyk, Maciej Sypek i Zbigniew Jaroszewicz badali elementy dyfrakcyjne formujące nietypowe rozkłady światła i wpadli na pomysł zaprojektowania takich struktur, które będą je uginać w odcinek przypominający ostrze miecza. Inspiracją stały się – a jakże – „Gwiezdne Wojny”. W opublikowanej w 1990 r. pracy (której współautorem był również Salvador Bará z Uniwersytetu w Santiago de Comspostela) po raz pierwszy wprowadzili do literatury naukowej pojęcie miecza świetlnego.

Ten pomysł ma potencjał!

W przeciwieństwie do zwykłych soczewek „miecz świetlny” (Light Sword Lens) skupia światło w odcinek w pewnym zakresie odległości, tworząc swoistą klingę. Badacze przez dekadę traktowali ten element jako ciekawostkę.

– Aż do czasu, gdy w ramach pracy magisterskiej dostaliśmy zadanie zbadania możliwości obrazowania za pomocą trzech struktur: tak zwanego pawiego oka, aksikonów i miecza świetlnego właśnie – wspomina dr inż. Krzysztof Petelczyc z Wydziału Fizyki.

W toku prac okazało się, że to soczewka „miecz świetlny” daje nadzieje na uzyskanie wysokiej jakości obrazowania ze zwiększoną głębią ostrości.

Dalsze badania skupiły się na konkretnym zastosowaniu soczewki, jakim jest korekcja starczowzroczności – schorzenia, w którym oko traci zdolności akomodacyjne. Dziecko może skupić wzrok na przedmiotach w odległości nawet 10 cm, a zaraz potem z powodzeniem oglądać przedmioty położone w dowolnej, większej odległości. Z wiekiem ta minimalna odległość widzenia, czyli bliż wzrokowa, coraz bardziej się od nas oddala. I choć po pięćdziesiątym roku życia tempo tych zmian zdecydowanie zwalnia, na jeden problem nakłada się drugi – zaćma.

W zniwelowaniu przeszkód dla wyraźnego widzenia pomóc miałaby właśnie soczewka, która, dzięki swojej nietypowej geometrii, umożliwiałaby ostre widzenie z każdej odległości – podczas czytania książki , rozmowy twarzą w twarz z przyjaciółmi, w trakcie podziwiania górskich krajobrazów.

We współpracy siła

Żeby rozwijać pomysł, potrzeba nie tylko wiedzy inżynierskiej, ale też medycznej. Naukowcy z PW nawiązali więc współpracę z Wojskowym Instytutem Medycznym. Dzięki niej udało się podjąć pierwszą próbę badania przedklinicznego.

– Prototyp miecza świetlnego z plastiku zaaplikowaliśmy w formie okularów zbliżonych do źrenicy – opowiada dr Petelczyc. – Formalnie nie jest to poprawny sposób aplikacji miecza, który może działać tylko jako soczewka kontaktowa albo implant wewnątrzgałkowy zastępujący naturalną soczewkę oka po operacji zaćmy.

Do tego potrzeba jednak miecza świetlnego z materiału biokompatybilnego. Dopiero potem można by myśleć o docelowej formie, czyli implancie wewnątrzgałkowym.

Ważnym etapem rozwoju badań było nawiązanie przez zespół dr. Petelczyca współpracy z Działem Badań i Analiz (DBA) Centrum Zarządzania Innowacjami i Transferem Technologii PW. To tam nasi badacze uzyskali wsparcie w zakresie metod psychologii i socjologii niezbędnych do skutecznego pomiaru ludzkich wrażeń. Stworzone wspólnie przez DBA i Wydział Fizyki Laboratorium Badań Percepcyjnych w połączeniu z zespołem Wojskowego Instytutu Medycznego tworzy potencjał gotowy do podjęcia wyzwania przeprowadzenia badań klinicznych i komercjalizacji opracowanych rozwiązań.

Testy na modelu sztucznego oka wykazały, że w porównaniu z dostępnymi obecnie na rynku nowoczesnymi implantami wewnątrzgałkowymi rozwiązanie z Wydziału Fizyki zapewnia bardziej jednorodne, a przez to komfortowe widzenie. Na potwierdzenie tych obserwacji musimy jeszcze poczekać do czasu powstania wszczepialnego implantu.

Źródło: www.fizyka.pw.edu.pl