Inteligentne soczewki kontaktowe to zaawansowane technologicznie „szkła”, które umożliwiają wyświetlanie widocznych informacji na rogówce i umożliwiają dostęp do rzeczywistości rozszerzonej. Obecne zastosowania obejmują pomoc w korygowaniu wzroku, monitorowanie zdrowia użytkowników oraz sygnalizowanie i leczenie chorób u osób cierpiących na przewlekłe schorzenia, takie jak cukrzyca i jaskra. W przyszłości można opracować inteligentne soczewki kontaktowe, które będą rejestrować i przesyłać wszystko, co użytkownik zobaczy i usłyszy, do przechowywania danych w chmurze.
Aby jednak osiągnąć ten przyszły potencjał, należy opracować bezpieczną i odpowiednią baterię do ich zasilania. Istniejące akumulatory opierają się na przewodach lub cewkach indukcyjnych zawierających metal i nie nadają się do stosowania w ludzkim oku, ponieważ są niewygodne i stwarzają ryzyko dla użytkownika.
Bateria opracowana przez NTU jest wykonana z materiałów biokompatybilnych i nie zawiera przewodów ani toksycznych metali ciężkich, takich jak te występujące w akumulatorach litowo-jonowych lub systemach ładowania bezprzewodowego. Posiada powłokę na bazie glukozy, która reaguje z jonami sodu i chloru w otaczającym ją roztworze soli, podczas gdy woda zawarta w akumulatorze służy jako „przewód” lub „obwód” służący do wytwarzania energii elektrycznej.
Bateria mogłaby być również zasilana ludzkimi łzami, ponieważ zawierają one jony sodu i potasu w niższym stężeniu. Testując obecną baterię za pomocą symulowanego roztworu rozrywającego, badacze wykazali, że żywotność baterii zostanie wydłużona o dodatkową godzinę na każde dwunastogodzinne użytkowanie baterii. Akumulator można także ładować konwencjonalnie za pomocą zewnętrznego zasilacza.
Profesor nadzwyczajny Lee Seok Woo ze Szkoły Inżynierii Elektrycznej i Elektronicznej (EEE) NTU, który kierował badaniem, powiedział: – Badania rozpoczęły się od prostego pytania: czy baterie soczewek kontaktowych można naładować naszymi łzami? Były podobne przykłady – ładowanie akumulatorów, np. urządzeń do noszenia, zasilanych ludzkim potem.
-Jednak poprzednie techniki dotyczące akumulatorów do soczewek nie były doskonałe, ponieważ jedna strona elektrody akumulatora była naładowana, a druga nie. Nasze podejście pozwala naładować obie elektrody akumulatora poprzez unikalną kombinację reakcji enzymatycznej i reakcji samoredukcji. Poza tym mechanizm ładowania, do wytwarzania energii elektrycznej wykorzystuje wyłącznie glukozę i wodę, które są bezpieczne dla ludzi i mniej szkodliwe dla środowiska po utylizacji w porównaniu z konwencjonalnymi bateriami.
Pierwsza współautorka, dr Yun Jeonghun, pracownik naukowy z EEE przy NTU, powiedziała: -Najpopularniejszy system ładowania baterii inteligentnych soczewek kontaktowych wymaga metalowych elektrod w soczewce, które są szkodliwe w przypadku wystawienia ich na działanie gołym okiem ludzkim. Tymczasem inny tryb zasilania soczewek, ładowanie indukcyjne, wymaga obecności cewki w obiektywie w celu przesyłania mocy, podobnie jak podkładka do bezprzewodowego ładowania smartfona.Nasza bateria oparta na łezce eliminuje dwa potencjalne problemy, jakie stwarzają te dwie metody, jednocześnie zwalniając miejsce za dalsze innowacje w rozwoju inteligentnych soczewek kontaktowych.
Zespół badawczy złożył wniosek o patent za pośrednictwem NTUitive, innowacyjnej i korporacyjnej firmy NTU. Pracują także nad komercjalizacją swojego wynalazku.
Wyniki opublikowano w czerwcu w czasopiśmie naukowym Nano Energy .
Zespół zademonstrował swój wynalazek przy użyciu symulowanego ludzkiego oka. Bateria o grubości około 0,5 milimetra generuje energię elektryczną w reakcji ze łzami podstawnymi – ciągłymi łzami, które tworzą cienką warstwę na gałkach ocznych – aby urządzenia wbudowane w soczewki mogły działać.
Elastyczna i płaska bateria rozładowuje prąd w procesie zwanym redukcją, gdy powłoka z oksydazy glukozowej reaguje z jonami sodu i chloru zawartymi w łzach, wytwarzając energię i prąd w soczewkach kontaktowych.
Zespół wykazał, że bateria może wytwarzać prąd o natężeniu 45 mikroamperów i maksymalnej mocy 201 mikrowatów, co byłoby wystarczające do zasilania inteligentnej soczewki kontaktowej.
Badania laboratoryjne wykazały, że akumulator można ładować i rozładowywać nawet 200 razy. Typowe akumulatory litowo-jonowe mają żywotność od 300 do 500 cykli ładowania.
Zespół zaleca umieszczenie akumulatora na co najmniej osiem godzin w odpowiednim roztworze zawierającym dużą ilość jonów glukozy, sodu i potasu, który będzie ładowany podczas snu.
Tekst i zdjęcie zajawka: materiały Uniwersytetu Technologicznego w Nanyang
Zostaw komentarz
You must be logged in to post a comment.