スマートレンズは無線で緑内障を検出できる

早期段階の緑内障患者の多くは、自分が緑内障にかかっていることに気づいていませんが、早期治療は視力低下を軽減するために不可欠です。眼圧のわずかな上昇を検知することは、医師が緑内障を診断するのに役立ちますが、眼が幅広い温度範囲にさらされていることを考えると、眼圧を定期的にモニタリングすることは困難です。ACSアプライド・マテリアルズ・アンド・インターフェースズの研究者らは、温度に関係なく眼圧を正確に測定できる「スマート」コンタクトレンズのプロトタイプを報告しました。

米国疾病予防管理センター（CDC）によると、世界中で約8,000万人が緑内障を患っています。緑内障は視神経を損傷し、視力喪失につながる一連の疾患です。医師は眼科検診の際に「眼圧計検査」を用いて眼圧を一度測定します。角膜周囲に液体が溜まることで生じる、ほとんど気づかない程度のわずかな眼圧上昇が緑内障の診断につながることがあります。

研究者たちは、特殊な眼鏡に信号を送るコンタクトレンズなど、こうした微小な圧力変動を継続的に、より快適に検知する方法を試験しています。しかし、寒い場所に外出するなど、温度変化によってレンズの測定値が歪む可能性があります。そこで、研究者のDengbao Xiao氏と彼の同僚は、幅広い温度範囲で眼圧データを正確に測定し、リアルタイムでワイヤレス送信するコンタクトレンズの開発に着手しました。

シャオ氏のチームは当初、2つの小型スパイラル回路を開発しました。それぞれの回路は、圧力や眼径の変化など、伸張時に変化する独自の固有振動パターンを備えています。圧力感知コンタクトレンズを開発するために、研究者たちはこれらの小型回路を、コンタクトレンズの標準的な素材であるポリジメチルシロキサンの層で挟み込みました。

次に、コンピューターに接続されレンズの隣に設置されたコイルを用いて、埋め込まれた回路の振動パターンを読み取りました。送信された信号は、眼球運動、長時間の湿気への曝露（眼球内の湿潤状態を再現するため）、そして日常的な装用をシミュレートしたテストの影響を受けませんでした。

研究者らは実験室での試験で、新しいレンズを3匹の豚の眼球サンプルに装着し、眼圧と温度をモニタリングしました。レンズは10℃から50℃の温度範囲で圧力データをモニタリングし、無線で送信しました。レンズ内の1つの回路のみを使用して圧力を計算した場合、結果は最大87%の誤差が生じました。しかし、両方の回路からの情報を使用した場合、回路を組み合わせることで温度関連の誤差が排除され、圧力測定値の誤差はわずか7%に抑えられました。

研究者らは、デュアルチップスマートレンズの設計は、幅広い温度範囲でも緑内障を早期に正確に検出し、監視する可能性を秘めていると述べています。