聰明的隱形眼鏡，替眼睛做健康檢查！

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隨著一款能為配戴者帶來自動資訊更新的隱形眼鏡原型的開發，一連串的即時資訊從你的視野掠過即將成真。

在一項今日發表於 IOP 旗下期刊 Journal of Micromechanics and Microengineering 的研究裡，研究者打造一款電腦化的隱形眼鏡並將它戴在活生生的眼睛上藉此證明其安全性。目前並未發現不良副作用。

此時，這款隱形眼鏡裝置只包含一個像素，不過研究者將此視為製造多像素隱形眼鏡的「概念驗證」，以後只要有數百個像素就能讓簡短的電郵與文字訊息顯示在你眼前。

這款裝置能將電腦產生的視覺資訊疊加在真實世界上，也能用於遊戲裝置與導航系統中。它也能與使用者體內的生物感應器連結以提供最新的血糖或乳酸濃度資訊。

這款隱形眼鏡，由美國華盛頓大學以及芬蘭 Aalto 大學的研究者所創造，由一根天線以及一個積體電路所組成。天線用來收成由外部來源送出的電力，積體電路則用來儲存能量，並將它傳送到一個透明的寶藍色晶片，那包含一個藍色 LED。

一個研究者得要克服的大問題是：「人眼的最小焦距有數公分，無法解析隱形眼鏡上的物體」這個事實。任何投射在透鏡上的資訊看起來都將糊成一團。

為了克服這個問題，研究者將一組 Fresnel 透鏡（譯註名片型放大鏡就是典型的 Fresnel 透鏡）與該裝置整合；這些透鏡比傳統肥厚的透鏡要更薄、更平，被用來使投射在視網膜上的影像聚焦。

在自由空間中測試這款隱形眼鏡後，在嚴格的實驗室動物使用指導方針下，將鏡片裝在兔子的眼睛上，用來評估平常將這款隱形眼鏡穿戴在角膜與身上的效益。除了這些視覺化技術外，某種螢光染料也被加到兔子的眼睛上，以測試是否有任何磨損或灼熱感。

在證明這款隱形眼鏡的運作及安全性後，研究者表示，要製造全功能、遠端供電、高解析度的顯示器，需要很大的改善。例如，這款裝置在自由空間中能以無線方式，從大約一公尺外的距離提供電力，不過當置於兔眼上，距離只剩約二公分。

本研究的共同作者，Babak Praviz 教授表示，「我們需要改良天線設計與相關的配對網路並最佳化傳輸頻率，以達成無線電力傳輸範圍的全面改善。」「不過，我們下一個目標是要將某些預先設置好文字整合到隱形眼鏡中。」

資料來源:PHYSORG:Terminator-style info-vision takes step towards reality[November 21, 2011]

轉載自only-perception

• 作者／ 王清泓醫師
• 本文轉載自 Care Online 照護線上《青光眼來襲，多數沒自覺！正確診斷不只測眼壓，眼科醫師圖文解說》，歡迎喜歡這篇文章的朋友訂閱支持 Care Online 喔

青光眼的病因有許多種，因此表現也十分多樣化，但它們又會造成近似的視神經傷害與視野變化，因此被歸類在「青光眼」的診斷。臺大醫院青光眼科主任王清泓醫師提醒，多數青光眼病人是沒有自覺症狀，唯有靠定期的眼科檢查，才能早期發現。

眼壓會變動，每人不一樣

王清泓主任說明，眼壓是青光眼重要的風險因子，它的高低會影響青光眼是否會持續惡化，因此眼壓測量是青光眼檢查的重要項目之一。

眼壓值要多少才正常呢？簡單來說，臺灣人正常眼壓值約在 10 到 20 毫米汞柱間，但是有一群人，他們的眼壓高於 20 毫米汞柱，可是其中 90% 的人，可能一輩子都不會發展成青光眼。這些人我們稱之為「高眼壓症」；相反的，另一群眼壓都在正常範圍內的人，他們的視神經、視覺功能卻一直惡化。有人稱這些人是「正常眼壓或低眼壓性青光眼」。

由此可以知道沒有一個放諸四海皆準的眼壓正常值，因為每個人視神經可以承受的壓力是不一樣的，病人也不需要因為今天的眼壓比上次高些，而心驚膽跳，寢食難安；但也不可以因為眼壓在正常範圍而輕忽了治療的必要性，更不要透過參考他人眼壓來揣測自己的病情。

王清泓主任表示，目前使用的眼壓測量方法，都是透過角膜（黑眼球的部份）測得，角膜的厚薄會影響眼壓的測量。角膜較厚，測出來的眼壓可能會被高估；反之角膜很薄，測出來的眼壓可能被低估。接受過雷射近視手術的病人，因為角膜厚度被削薄，眼壓測量值可能會被低估，因而降低病人及醫師對青光眼的警覺。

另外眼壓也會有晝夜變化，每個人的生理曲線都有所不同，在門診時間所測量的眼壓，往往不是病人最高的眼壓，因此病人要了解，眼壓高低只是評估青光眼的一個重要風險因素，必須合併其他病情，才能做出正確的診斷與治療。

青光眼可能導致視神經盤的凹陷擴大

王清泓主任提到，視神經聯繫眼睛內的網膜神經節細胞和大腦視覺中樞，視神經纖維成束聚集後，穿出位於眼球最後部的開口，而奔往大腦傳達訊息，這個眼球後部的開口就是我們所稱的視神經盤。沒有被神經纖維填滿留下的視神經盤空間我們稱之為視神經杯，或視神經凹陷。

不論是正常人或視神經有異常的人，絕大多數的人視神經盤都有凹陷，但是青光眼病人視神經盤的凹陷，會隨病情而增大或表現出特有變化。經驗豐富的眼科醫師用眼底鏡及細隙燈生體顯微鏡檢查，多數就可以篩選出青光眼的可疑病人，要更進一步確定，可以利用眼底攝影和近十年來發展的定量測量視神經纖維儀器。

進行視野檢查評估視野缺損

王清泓主任解釋，青光眼病人的神經細胞要損失 40% 以上，才會出現視野變化，多數視野缺損是從週邊先發展出來，再慢慢侵犯到中心，最後危及視力。因此病人自己不容易早期察覺，何況兩眼視野有相當大部分互相重疊，當只有一眼有問題時，更不容易自己發現，只能依賴眼科定期檢查，才能早期發現。

視野檢查只是青光眼追縱和治療的一部份，並不是青光眼最找早期的診斷方法，但是它協助醫師對病情基礎的建立，判斷是否惡化，擬訂或修改治療方針方面，還是很重要，並可幫助和其他疾病並作鑑別診斷。

王清泓主任補充道，我們也稱青光眼是一首三部曲，先有視神經病變，再導致視野變化，最後才造成視力的衰退及失明。因為視神經是青光眼最早有變化的部分，所以觀察視神經的變化就是診斷青光眼最重要的步驟。而長期追蹤時，視神經、視野、視力的檢查各具有不同重要性，要看病況是屬於早期或末期而定。

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文／蔣維倫

「超薄、零觸感」並且「無痛、讓你完全感受不到它的存在」。不不不，別誤會，今天的話題不是限制級，我們要聊的是每位糖尿病患者指尖上的痛——測量血糖。

對於普通人來說，一口麵包可能不代表什麼，但在糖尿病患者的眼裡，麵包什麼的，可是最討厭了啊！對他們來說，每口食物都可能會讓血糖飆高，而高濃度的血糖會引發中風、失明或性功能障礙等，因此每次用餐後，都得要扎破手指測量血糖，不僅是每天必作，更是終生都得如此。

雖然早在古埃及時就發現了糖尿病，但千年來的發展，仍需要鮮血才能夠測量血糖濃度，不僅惱人而且疼痛。那如果不用血，人體上還有什麼體液可供測量呢？

感動落淚－用淚水寫下的科學發展史

古老的年代裡，電化學（electrochemistry）的科學家們就找到了方程式和糖氧化酶（glucose oxidase, GOD），能夠分析糖的含量

而光是有方程式是不夠的，由於酵素容易被稀釋，迫使科學家只能用巨大的儀器取得數據。直到1995年，由東京大學（University of Tokyo）的Mitsubayashi學者等人將酵素固定化 [1]，解決了酵素稀釋的關卡，使研究朝著正確的方向邁出了第一步。

而接續的難關是生理上的限制，淚水的血糖濃度遠比血液低 [2]。因此2003年南京大學（Nanjing University）的Jiuhong Yu學者利用二氧化鈦（TiO₂）水膠將酵素包裹於內 [3]，將反應的空間，從平面轉化為立體，大幅度地提高反應面積。且因為水膠的通透性極佳，其中的氫鍵又能固定住酵素，因此靈敏度也提升了許多。

2011年，在西雅圖的華盛頓大學（University of Washington），由Huanfen Yao學者組成的團隊，成功的直接在隱形眼鏡上繪製電極圖，他們集結了上述的研究成果，發表了以電化學原理來量測血糖濃度的隱型眼鏡 [4]。該團隊利用光阻材料（photoresist）在直徑不到1公分的鏡片上繪製金屬電極（Ti鈦/Pd鈀/Pt鉑），再將裹有酵素的水膠滴於電極板上，於是一支能感應血糖濃度發出電子訊號的隱型眼鏡就完成了。

數據的輸出－瞳孔變色片還是無線傳輸？

馬拉松最疲憊的就是最後一哩路，而量測血糖的隱形眼鏡最後一道關卡，怎麼樣才能將數據輸出呢？

時間拉回2003年，當電化學的科學家仍身陷泥沼，鑽研螢光化學的學者已經有了重大的進展了。馬里蘭大學（University of Maryland School of Medicine）的Ramachandram Badugu團隊發表的隱形眼鏡中 [5]，帶有特殊的螢光物質，使隱形眼鏡能夠感應血糖，進而發出藍色的螢光（450 nm）。但也許是線性範圍不足，研究漸漸地停滯，反倒是電化學的科學家解決了傳輸的問題。

上述的華盛頓大學團隊，在2011年突破電極縮小化的關卡後，更在隔年解決了訊號輸出的問題，由Yu-Te Liao學者（廖育德，現任中正大學電機工程學系 教授）所主導設計，利用出了僅僅0.6mm × 0.6mm大小的晶片，使用無線傳輸的技術，將血糖濃度的數值傳給外界的接收器，不僅無須外接電源。組成後的成品更相當精巧，鏡片的直徑小於1公分 [6]。

一「眼」看穿未來的疾病

2014年1月17日，由google公布的智慧型隱形眼鏡－Google Smart Contact Lens，背後的技術就是源自於華盛頓大學的Huanfen Yao和Yu-Te Liao等人的研究。同年，瑞士藥廠Novartis（諾華），更宣布旗下的眼科品牌Alcon（愛爾康）獲得Google的授權，將以Smart Contact Lens的技術研究糖尿病、老花眼等疾病。醫療大廠諾華和Google的合作，代表著傳統醫療照護將有重大的革新，藉由微型化電子的技術，未來檢測疾病將可被一「眼」看穿，再也不用讓患者們經歷充滿血與淚的抽血打針了。

註：各種體液內的糖濃度 [6]

參考文獻

1. Mitsubayashi, K.; Dicks, J.M.; Yokoyama, K.; Takeuchi, T.; Tamiya, E.; Karube, I. (1995) A flexible biosensor for glucose. Electroanalysis 7, 83-87
2. Prashanth Makaram, Dawn Owens and Juan Aceros (2014) Trends in Nanomaterial-Based Non-Invasive Diabetes Sensing Technologies. Diagnostics, 4, 27-46
3. Jiuhong Yu, Songqin Liu, Huangxian Ju (2003) Glucose sensor for flow injection analysis of serum glucose based on immobilization of glucose oxidase in titania sol–gel membrane. Biosensors and Bioelectronics, 19(4), 401-409
4. Huanfen Yao, Angela J. Shum, Melissa Cowan, Ilkka Lähdesmäki, Babak A. Parviz (2011) A contact lens with embedded sensor for monitoring tear glucose level. Biosensors and Bioelectronics 26, 3290-3296
5. Ramachandram Badugu, Joseph R. Lakowicz, and Chris D. Geddes (2003) A Glucose Sensing Contact Lens: A Non-Invasive Technique for Continuous Physiological Glucose Monitoring. Journal of Fluorescence, 13(5), 371-374
6. Yu-Te Liao, Member, IEEE, Huanfen Yao, Andrew Lingley, Babak Parviz (2012) A 3-μW CMOS Glucose Sensor for Wireless Contact-Lens Tear Glucose Monitoring. IEEE Journal of Solid-State Circuits, 47(1), 335-344

（本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫－智慧生活與前沿科技科普知識教育推廣」執行團隊撰稿）

責任編輯：鄭國威

審校：陳妤寧