FyzWeb  články
Hmyz ako inšpirácia pri vývoji umelého oka 2006-05-12 
Vedcom z Kalifornskej univerzity v Berkeley sa podarilo vyvinúť umelé oko za použitia technológie 3D polymérnych materiálov. Na čele s Lukom Lee sa vedecký tím nechal inšpirovať stavbou oka hmyzu či iných článkonožcov (obr.1). Na rozdiel od oka človeka a ostatných stavovcov má hmyz oko zložené, tj. v oku nie je prítomná len jedna šošovka, ale množstvo malých očiek nazývaných omatídiá (obr.2). Tieto očká sú na povrchu tvorené šošovkou hexagonálneho (šesťuholníkového) tvaru, viď obr.2 vpravo. Hmyz vďaka nim vidí predmet ako mozaikovitý obraz svetlejších a tmavších škvŕn a je schopný vidieť celý priestor okolo seba, tj. má zorné pole až 360°, zatiaľ čo zorné pole človeka je len 180°.



Obr. 1: Oko vážky - príklad zloženého oka


Obr. 2: Stavba zloženého oka

Zdroje: http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Dragonfly_eye_3811.jpg
http://ebiomedia.com/gall/eyes/octopus-insect.html


Snaha vytvoriť umelé oko trvá už zopár desaťročí. Pokrok v oblasti výroby polymérov v posledných rokoch umožnil vznik pružných 3D rôzne tvarovateľných materiálov, ktoré v súčasnosti našli využitie i pri vývoji umelého oka.
Umelé oko vyvinuté na Kalifornskej univerzite má podobnú konštrukciu ako zložené oko hmyzu. Ako možno vidieť na obr.2, zložené oko hmyzu pozostáva z niekoľko tisíc malých očiek, omatídií. Sú kužeľovitého tvaru a vrchnú časť omatídií tvorí šošovka (faceta) hexagonálneho tvaru (viď obr.3B - prirodzené omatídium). Pod facetou sa nachádza krištáľový kužeľ, ktorý má funkciu šošovky s pevnou vzdialenosťou a smerom nadol od povrchu omatídia je zopár zrakových buniek vylučujúcich smerom do stredu vlákna, ktoré spolu tvoria rhabdóm.


Obr.3: Porovnanie stavby zloženého oka hmyzu (A, B) a umelého zloženého oka (C, D)

Zdroj: http://physicsweb.org/articles/news/10/4/14/1/0604141


Podobne i umelé zložené oko tvorí niekoľko tisíc "omatídií". Každé omatídium umelého oka tvorí mikrošošovka hexagonálneho tvaru a svetlovodivý kužeľ - obe časti vyrobené z polyméru. Ďalšou časťou omatídia je vlnovodové jadro a vlnovodový plášť, ktorý ma odlišný index lomu ako jadro. Svetlo prechádza omatídiom a vstupuje do fotodetektora, kde sa signál mení na obraz (obr.3). Šošovka má v priemere len niekoľko mikrometrov, tj. 10-6 m ( obr.4).


Obr. 4a): Pohľad na umelé oko zblízka - je zložené z množstva(viac než 8 000) umelých omatídií.


Obr.4b): Detailný záber na časť oka z obr. 4a) - možno vidieť šesťuholníkovú štruktúru omatídií

Zdroj: http://physicsweb.org/articles/news/10/4/14/1/060414


Takto skonštruované umelé oko nájde využitie nielen v medicíne, ale i v priemysle a v armáde, napr. v navigačných prístrojoch vo vozidlách bez posádky, v high-tech kamerách alebo v sledovacích senzoroch, ktoré by mohli monitorovať okolie v reálnom čase so zorným poľom až 360°. V medicíne sa môže okrem iného uplatniť prostredníctvom malých senzorov, ktoré po prehltnutí pacientom umožnia sledovať napr. tráviaci trakt. Vytvorenie umelého oka je jedným z ďalších veľmi pekných príkladov, ako inšpirácia v prírode (v tomto prípade zložené oko hmyzu) môže dať vznik novým technológiám a prístrojom.

Zdroje:
http://physicsweb.org/articles/news/10/4/14/1#060414
http://www.studnet.sk/users/ostertag/Chapters/Chapter5/Info/info7/infohlavna.htm
http://biopoems.berkeley.edu/
http://www.fpv.umb.sk/kat/kb/text/knihy/Vseobzoo/VseobZoo.pdf

Andrea Drietomská




Doporučit článek

Od:
Komu:
Antispam: