조지아텍, 인간 눈 모방하는 빛 구동 소프트 렌즈 개발로 로보틱스 새 지평

조지아공과대학, 애틀랜타, GA

슈 자 교수의 쿨터 BME 연구실에서 개발한 광반응성 하이드로겔 소프트 렌즈. (이미지: 조지아텍)

생체 모방 적응형 광학의 돌파구

조지아텍 생체의공학 연구팀이 인간 눈의 초점 조절과 조도 적응 능력을 모방한 생체모방형, 빛 구동 소프트 렌즈를 공개했습니다. Science Robotics 게재 연구로 소프트 로보틱스, 생체의료 영상, 자율 비전 시스템에 새로운 가능성을 열었습니다.

인간 눈의 빛 반응에서 영감받은 주저자 코리 정(월러스 H. 쿨터 생체의공학과 박사과정)은 빛 활성화 인공 근육으로 초점 거리를 제어하는 렌즈 시스템을 개발했습니다. 조명 시 이 근육이 수축/신장해 렌즈를 늘려 전자기기나 배터리 없이 정밀한 광학 조절 가능.

정 연구원은 "인간 눈은 여러 면에서 강력하다. 콤팩트하고, 근거리/원거리 초점 전환 가능, 동공으로 빛으로부터 보호, 놀라운 해상도까지 갖췄다"고 말했습니다.

광반응성 하이드로겔 소프트 렌즈(PHySL) 구조

PHySL은 완전히 부드럽고 생체안전한 소재로 구성돼 딱딱한 광학이 비현실적인 소프트 로봇, 조직과 안전하게 상호작용하는 의료기기에 이상적. 핵심은 온도반응성 하이드로겔(콘택트렌즈 등에서 흔한 흡수성 폴리머)에 그래핀을 주입해 빛을 열로 변환, 형상 변화를 유도하는 인공 근육 역할. 이 특성으로 배터리나 유선 연결 없이 원격 제어 가능.

실험 검증과 전자회로 없는 카메라 프로토타입

실험에서 다양한 조명 패턴으로 렌즈 초점 거리, 움직임, 특정 광학 수차 제어 가능함을 입증. 단일 세포부터 방 전체까지 고품질 이미지 촬영 성공. 시스템 성능(초점 이동 범위, 해상도)이 인간 눈과 비견됨.

팀은 소프트 렌즈와 빛 활성화 밸브로 유체 흐름 제어하는 액체 기반 이미징 회로 결합한 전자회로 없는 카메라 프로토타입도 선보임. 기존 전자 포토디텍터 대신 화학 구동/수동 소프트 시스템에서 활용 가능, 생체모방 로봇 자율성 강화.

연구는 BME 슈 자 교수가 선임저자로 협업 수행.

자세한 정보: Shu Jia, 이메일(스팸봇 보호로 JavaScript 필요), 404-894-0290.