El nuevo lente combina la visi贸n de los humanos y los insectos para obtener un amplio 谩ngulo de visi贸n

El nuevo lente combina la visi贸n de los humanos y los insectos para obtener un amplio 谩ngulo de visi贸n

19 de septiembre de 2013

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</Un lente inventado en la Universidad Estatal de Ohio combina la capacidad de enfoque del ojo humano con la visi贸n gran angular del ojo de un insecto para capturar im谩genes con profundidad. Esto podr铆a conducir a tel茅fonos inteligentes que rivalizan con la calidad fotogr谩fica de las c谩maras digitales, y a im谩genes quir煤rgicas que permiten a los m茅dicos ver el interior del cuerpo humano como nunca antes.

Los ingenieros describieron la lente con patente en tr谩mite en el Technical Digest de la 25陋 Conferencia Internacional del IEEE sobre Sistemas Micro Electro Mec谩nicos.

"Nuestro ojo puede cambiar de enfoque. Un ojo de insecto est谩 hecho de muchos peque帽os componentes 贸pticos que no pueden cambiar el enfoque pero dan una visi贸n amplia. Podemos combinar ambos", explic贸 Yi Zhao, profesor asociado de ingenier铆a biom茅dica y oftalmolog铆a en la Estatal de Ohio. "Lo que obtenemos es un lente gran angular con profundidad de campo."

Es decir, el lente muestra una vista amplia, pero a煤n ofrece una sensaci贸n de percepci贸n de profundidad similar a la de los humanos: a medida que los objetos cercanos se enfocan, los objetos lejanos se ven borrosos. </El prototipo de lente de Zhao est谩 hecho de un pol铆mero transparente flexible lleno de un fluido gelatinoso similar al fluido dentro del ojo humano. En realidad es un compuesto de varias bolsas de fluido separadas en forma de c煤pula, con peque帽as c煤pulas situadas encima de una c煤pula m谩s grande. Cada c煤pula es ajustable, de modo que a medida que el fluido es bombeado dentro y fuera de la lente, diferentes partes de ella se expanden y contraen para cambiar la forma general -y por lo tanto, la direcci贸n y el enfoque- de la lente.

Esta estrategia de cambio de forma es algo similar a la forma en que los m煤sculos del ojo humano cambian la forma del tejido de la lente para poder enfocar. Difiere dram谩ticamente de la forma en que las c谩maras y los microscopios t铆picos enfocan, lo que implica mover lentes de vidrio separados hacia adelante y hacia atr谩s a lo largo de la l铆nea de visi贸n.

El lente que cambia de forma podr铆a ofrecer potencialmente la misma capacidad de enfoque que m煤ltiples lentes m贸viles en una sola lente estacionaria, lo que har铆a que las c谩maras y microscopios sean m谩s peque帽os y m谩s ligeros.

En particular, Zhao est谩 interesado en utilizar la lente en los microscopios confocales, que utilizan un sistema de lentes de vidrio en movimiento y un l谩ser para escanear im谩genes tridimensionales de objetos diminutos.

"Creemos que es posible hacer un microscopio confocal sin partes m贸viles", dijo.

En las pruebas, Zhao y el estudiante de doctorado Kang Wei demostraron que la lente era capaz de cambiar su foco entre objetos microsc贸picos dispuestos a diferentes distancias. En una prueba, imprimieron cada una de las letras en O-H-I-O sobre peque帽as plataformas de diferentes alturas, y apuntaron la lente hacia ellas desde arriba. La lente fue capaz de enfocar cada letra por turno, mientras que las otras se volvieron m谩s o menos borrosas dependiendo de la distancia a la que se encontraban.

Si bien el prototipo funcion贸 bien, su dise帽o no fue del todo pr谩ctico, ya que requer铆a un dep贸sito externo de fluido, y el fluido ten铆a que ser bombeado a mano. Para hacer el dise帽o m谩s apropiado para su uso en electr贸nica, los ingenieros crearon una lente de cambio de forma, por lo dem谩s id茅ntica, de un pol铆mero el茅ctricamente activo, que se expande y contrae en base a se帽ales el茅ctricas. Esa lente ha sido sometida a pruebas iniciales, y los ingenieros han presentado un documento sobre ella a una revista acad茅mica.

Con un mayor desarrollo, la tecnolog铆a podr铆a ser 煤til en los laparoscopios para las pruebas m茅dicas y la cirug铆a.

Con la laparoscopia, los m茅dicos insertan diminutas c谩maras de gran angular en el cuerpo del paciente con el fin de ver tanto tejido como puedan sin abrir el paciente. Pero tales lentes no ofrecen una sensaci贸n de profundidad: muestran todos los objetos, tanto cercanos como lejanos, enfocados en todo momento. Esto plantea un problema para los m茅dicos; si confunden un objeto cercano con uno lejano, podr铆an rozar accidentalmente el tejido sano con el telescopio o los instrumentos quir煤rgicos.

"Con nuestra lente, los m茅dicos podr铆an obtener la visi贸n gran angular que necesitan, y a煤n as铆 ser capaces de juzgar la distancia entre la lente y el tejido. Podr铆an colocar los instrumentos con m谩s confianza, y quitar un tumor m谩s f谩cilmente, por ejemplo", dijo Zhao. Debido a que las c谩maras de los tel茅fonos no tienen partes m贸viles, utilizan un lente de "enfoque fijo", que trata una escena de la misma manera que un lente gran angular: todos los objetos est谩n enfocados, por lo que falta profundidad. Las c谩maras de los tel茅fonos tampoco pueden hacer un verdadero zoom sobre los objetos. S贸lo recortan una imagen y la ampl铆an, lo que reduce enormemente la calidad. Con un lente que cambia de forma, un tel茅fono podr铆a potencialmente tomar fotos con la misma profundidad y zoom que una c谩mara digital m谩s cara.

En 5 mil铆metros de ancho, sin embargo, el lente es un poco m谩s grande que el t铆pico lente de un tel茅fono inteligente, por lo que Zhao y Wei planean reducir el dise帽o.

La Oficina de Comercializaci贸n de Tecnolog铆a y Transferencia de Conocimientos de la universidad licenciar谩 la tecnolog铆a a la industria. </Esta investigaci贸n fue apoyada por una beca de postgrado del Instituto M茅dico Howard Hughes y una beca de postdoctorado en Peloton铆a del Centro Integral de C谩ncer del Estado de Ohio.

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