녹내장을 무선으로 감지하는 스마트 렌즈

초기 녹내장 환자들은 대부분 자신이 녹내장을 앓고 있다는 사실을 인지하지 못하지만, 시력 손실을 줄이기 위해서는 조기 치료가 매우 중요합니다. 안압의 미세한 상승을 감지하는 것은 의사가 녹내장을 진단하는 데 도움이 되지만, 특히 눈이 노출되는 온도 범위가 매우 넓기 때문에 안압을 정기적으로 측정하는 것은 어렵습니다. ACS Applied Materials & Interfaces의 연구진은 온도에 관계없이 안압을 정확하게 측정하는 "스마트" 콘택트렌즈 시제품을 발표했습니다.

질병통제예방센터(CDC)에 따르면 전 세계적으로 약 8천만 명이 시신경을 손상시켜시력 손실을 초래 하는 질환군인 녹내장을 앓고 있습니다. 의사들은 시력 검사 중 "기압계 검사"를 사용하여 눈 내부의 압력을 한 번 측정합니다. 각막 주변에 체액이 축적되어 발생하는 미세한 압력 상승은 거의 눈에 띄지 않는 증상으로, 녹내장 진단으로 이어질 수 있습니다.

연구원들은 특수 안경으로 신호를 전송하는 콘택트렌즈처럼 이러한 미세한 압력 변동을 지속적이고 더욱 편안하게 감지하는 방법을 시험하고 있습니다. 그러나 추운 곳으로 나가는 것과 같은 온도 변화는 렌즈의 측정값을 왜곡할 수 있습니다. 그래서 연구원 덩바오 샤오와 그의 동료들은 광범위한 온도 범위에서 안압 데이터를 실시간으로 정확하게 측정하고 무선으로 전송하는 콘택트렌즈를 개발하기 시작했습니다.

샤오의 연구팀은 처음에 두 개의 소형 나선형 회로를 개발했는데, 각 회로는 압력이나 안구 직경 등의 변화에 따라 늘어나면서 변하는 고유한 자연 진동 패턴을 가지고 있습니다. 압력 감지 콘택트렌즈를 만들기 위해 연구진은 이 작은 회로들을 표준 콘택트렌즈 소재인 폴리디메틸실록산 층 사이에 끼워 넣었습니다.

그런 다음, 컴퓨터에 연결되고 렌즈 옆에 배치된 코일을 사용하여 내장 회로의 진동 패턴을 읽었습니다. 전송된 신호는 안구 운동, 장시간 습기 노출(눈의 습한 상태를 시뮬레이션하기 위한), 그리고 일상적인 착용을 시뮬레이션하는 테스트의 영향을 받지 않았습니다.

실험실 실험에서 연구진은 돼지 눈 샘플 세 개에 새로운 렌즈를 부착하여 안압과 온도를 모니터링했습니다. 이 렌즈는 섭씨 10도에서 50도 사이의 온도 범위에서 안압 데이터를 모니터링하고 무선으로 전송했습니다. 렌즈에 있는 회로 하나만 사용하여 안압을 계산했을 때는 최대 87%까지 오차가 발생했습니다. 그러나 두 회로의 정보를 모두 사용했을 때는 회로 조합을 통해 온도 관련 오차가 제거되었기 때문에 안압 측정값의 오차가 7%에 불과했습니다.

연구진은 듀얼 칩 스마트 렌즈 디자인이 광범위한 온도 범위에서도 녹내장을 조기에 정확하게 감지하고 모니터링할 수 있는 잠재력을 가지고 있다고 밝혔습니다.