เป็นที่ทราบกันดีว่าผู้ที่มีปัญหาทางการมองเห็นเรื่องสายตาสั้น และสายตายาวนั้น จำเป็นต้องอาศัยการใช้แว่นตาหรือคอนแทคเลนส์มาช่วยในการปรับระยะโฟกัสภาพให้ตกกระทบจอรับภาพในดวงตาจึงจะทำให้พวกเขามองเห็นภาพได้ชัดเจนเหมือนคนอื่นๆ แต่ปัญหาหนึ่งก็คืออุปกรณ์เหล่านั้นโดยทั่วไปแล้วจะมีกำลังขยายภาพคงที่ซึ่งก็ถือเป็นข้อจำกัดหนึ่งในการใช้งาน

ทว่าล่าสุดทีมวิจัยจาก University of California San Diego ก็ได้เปิดแนวทางการพัฒนาคอนแทคเลนส์ให้มีความก้าวหน้าไปอีกระดับ เมื่อพวกเขาได้พัฒนาต้นแบบคอนแทคเลนส์ที่สามารถปรับเพิ่มหรือลดกำลังขยายภาพที่ผู้ใช้ซึ่งสวมใส่คอนแทคเลนส์จะมองเห็นได้ โดยอาศัยการกะพริบตาเพื่อควบคุมอัตราขยายภาพของเลนส์

คอนแทคเลนส์ของทีมวิจัยนี้จะสามารถปรับระยะโฟกัสภาพได้ 2 ระดับ คือโฟกัสภาพระยะใกล้ และโฟกัสภาพระยะไกล มันจะเปลี่ยนแปลงระยะโฟกัสภาพระหว่าง 2 สถานะนี้ โดยอาศัยสัญญาณไฟฟ้าที่ตรวจจับได้จากการขยับดวงตาของผู้ใช้ เมื่อผู้ใช้ต้องการเปลี่ยนการโฟกัสภาพจากระยะใกล้ไปสู่ระยะไกล หรือเปลี่ยนจากการโฟกัสภาพระยะไกลมาเป็นสู่ระยะใกล้ก็เพียงแค่กะพริบตา 2 ครั้งเท่านั้น

ความพิเศษอย่างแรกของต้นแบบคอนแทคเลนส์นี้ ก็คือวัสดุตัวเลนส์เองที่มีความยืดหยุ่นสามารถเปลี่ยนรูปทรงเพื่อให้ปรับระยะโฟกัสภาพได้ มันถูกสร้างขึ้นด้วยแนวคิดที่พยายามจะจำลองเลนส์แก้วตาของเราที่สามารถปรับเปลี่ยนรูปร่างเพื่อปรับโฟกัสได้ตามการดึงของกล้ามเนื้อ ทว่าเลนส์ที่ทีมวิจัยพัฒนาขึ้นนี้ไม่ได้สร้างขึ้นจากเนื้อเยื่อใดๆ แบบแก้วตาของจริง หากแต่ทำมาจากวัสดุ DE (dielectric elastomer) ซึ่งเป็นพอลิเมอร์ที่มีคุณสมบัติสามารถปรับเปลี่ยนโครงสร้างภายในเนื้อวัสดุได้เมื่อได้รับการกระตุ้นด้วยสัญญาณไฟฟ้า อันจะทำหน้าที่ควบคุมการปรับเปลี่ยนความโค้งของผิวหน้าเลนส์ต้นแบบ เปรียบเทียบได้กับกล้ามเนื้อซิเลียรี (ciliary) ที่ควบคุมการการยืดหดของแก้วตาในดวงตาเราเพื่อปรับระยะโฟกัสภาพให้ไปตกที่จอประสาทตา โดยภายในชั้นฟิล์มพอลิเมอร์ที่มาประกอบรวมกันเป็นเลนส์สำหรับงานวิจัยนี้ มีน้ำเกลือบรรจุอยู่ทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการหักเหแสง

ภาพเปรียบเทียบดวงตามนุษย์ที่มีกล้ามเนื้อซิเลียรีช่วยปรับความโค้งของเลนส์แก้วตา กับภาพอธิบายต้นแบบคอนแทคเลนส์ของทีมวิจัยที่มีวัสดุ DE ทำหน้าที่ควบคุมการยืด-หดของผิวหน้าเลนส์ต้นแบบ

ตัววัสดุ DE ที่นำมาใช้ทำหน้าที่แทนกล้ามเนื้อซิเลียรีนั้นจะเกิดการยืดตัวเพิ่มพื้นผิวสัมผัสเมื่อมันถูกกระตุ้นด้วยสัญญาณไฟฟ้า พฤติกรรมการเปลี่ยนแปลงเชิงโครงสร้างของวัสดุ DE นี้จึงเปรียบได้เหมือนการทำงานของกล้ามเนื้อตอนคลายตัว เมื่อทำการจัดเรียงวัสดุ DE ล้อมรอบขอบแต่ละด้านของเลนส์ต้นแบบ ก็จะทำให้สามารถควบคุมความตึงของผิวหน้าเลนส์อันส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนความโค้งของหน้าเลนส์จนปรับโฟกัสภาพได้นั่นเอง

เมื่อมีสัญญาณไฟฟ้ามากระตุ้น วัสดุ DE ที่ใช้ทำเลนส์ต้นแบบจะยืดตัวออก ส่งผลให้ความโค้งของผิวหน้าเลนส์ลดลง เป็นการเพิ่มระยะโฟกัสภาพ

ส่วนสำคัญส่วนที่สองของต้นแบบคอนแทคเลนส์นี้คือส่วนรับสัญญาณไฟฟ้าจากการเคลื่อนที่ของดวงตาเพื่อนำมาควบคุมสั่งการเปลี่ยนรูปร่างของเลนส์ข้างต้นนั่นเอง โดยทีมวิจัยได้สร้างชุดเซ็นเซอร์ที่มีขั้วไฟฟ้า 5 ขั้วเพื่อติดตั้งบริเวณรอบดวงตาของผู้ใช้เพื่อคอยตรวจจับสัญญาณไฟฟ้าที่เรียกว่าสัญญาณ EOG (electrooculography) ที่จะมีการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นเมื่อผู้ใช้เคลื่อนไหวดวงตาในรูปแบบต่างๆ โดยทีมวิจัยจะเลือกจำรูปแบบสัญญาณ EOG ที่เกิดขึ้นตอนผู้ใช้กะพริบตา 2 ครั้ง มาเป็นเงื่อนไขสั่งการทำงานของชุดคอนแทคเลนส์ต้นแบบให้เปลี่ยนระยะโฟกัสภาพ ทั้งนี้ชุดเซ็นเซอร์นี้มีตัวขยายสัญญาณ EOG ที่ตรวจจับได้เพื่อให้โมโครคอนโทรลเลอร์ทำการประมวลผลสัญญาณก่อนนำไปสู่การปล่อยสัญญาณสั่งงานรีเลย์ที่จะปล่อยไฟไปยังวัสดุ DE ในชิ้นงานคอนแทคเลนส์ต้นแบบต่อไป

ภาพชุดเซ็นเซอร์เพื่อรับสัญญาณจากผู้ใช้ และแผนผังอธิบายการทำงานที่จะอาศัยสัญญาณไฟฟ้าที่เซ็นเซอร์ 5 จุดตรวจจับได้จากการติดตั้งรอบดวงตาผู้ใช้ไปเพื่อควบคุมการทำงานของคอนแทคเลนส์

ต้นแบบคอนแทคเลนส์ของทีมวิจัยในตอนนี้ยังเป็นชุดอุปกรณ์ที่ถูกติดตั้งเพื่อทดลองหลักการทำงานเท่านั้น โจทย์สำคัญในการพัฒนาให้มันกลายเป็นคอนแทคเลนส์ที่ใช้งานได้จริง ไม่เพียงแต่จะมีเฉพาะเรื่องการลดขนาดของชุดเลนส์ทั้งหมดลงเท่านั้น แต่ยังเป็นเรื่องการลดความซับซ้อนของชิ้นส่วนต่างๆ เพื่อให้เหมาะต่อการนำไปสวมใส่

ที่มา - Gizmodo, เอกสารงานวิจัย