一種雙模式能量獲取裝置，可從光線和淚水中擷取能量
智慧型隱形眼鏡的潛在用例令人信服且種類繁多。只要將一片隱形眼鏡戴在眼睛上，即可監測血糖值等健康數據；為眼部疾病輸送針對性藥物；透過資訊顯示器直接在眼前體驗擴增實境 (AR) 和閱讀新聞更新。
然而，眼睛對於電子設計而言是一大挑戰：眼角膜擁有所有人類組織中最高的神經密度之一，其敏感度是皮膚的 300 至 600 倍。研究人員已經開發出微小的柔性晶片，但電源的來源更難解決，因為大型電池和電線顯然不適合用在眼睛上。現有解決方案都沒有解決這個問題，例如需要過夜感應充電以及其他依賴於某種外部電池的設計。
來自猶他大學的一個團隊表示，他們已經開發出更好的解決方案：一種專為基於眼睛的科技所設計的全方位混合式能量生成裝置。
在3月13日發表在《Small》雜誌上的一篇論文中，研究人員描述了他們如何構建這個裝置，將柔性矽太陽能電池與一種新的將淚液轉換為能量的裝置相結合。該系統可靠地供應足夠的電力來操作智慧型隱形眼鏡和其他眼部裝置。
參與研發此系統的猶他大學博士生艾爾法·普爾沙班 (Erfan Pourshaban) 表示，這比從單獨電池進行無線能量傳輸有了重大改進。
普爾沙班目前是德州儀器公司的流程整合工程師，他說道：「大多數現有的研究包括一個無線電力傳輸，鏡片上有一個天線，另一個裝置只能在約1公分的非常非常小的間隙內。它必須在你的視線中，這不太實際。如果你不能真正佩戴它，那麼智慧型隱形眼鏡的實際技術有多棒也無關緊要。我們必須建立一個可以獨立運行的裝置。」
光伏發電和金屬空氣電池
為了創造這個電源包，普爾沙班和他的同事們製作了定制的零件。第一步是微型化的柔性矽太陽能電池，可以捕捉來自太陽的光線以及人工光源如燈光。該團隊將八個微小的 (1.5 x 1.5 x 0.1 毫米) 剛性晶體電池連接起來，並用聚合物將其封裝成一個柔性光伏系統。
第二部分是一個由眨眼啟動的系統，其功能類似於金屬空氣電池。佩戴者的天然淚液，更具體地說是其中的電解質，用作生物燃料來發電。
這種獲取能量發生在眨眼的瞬間：當眼睛完全睜開時，收集器處於關閉狀態。然後，當眼睛開始眨眼時，眼淚電解質會遇到鎂陽極，引起氧化反應並產生電子。最後，眼淚電解質與陽極和鉑金陰極都接觸，透過陽極表面的進一步氧化和陰極表面的氧還原產生更多能量。由於眼瞼的運動和眼淚的不斷更新，可以防止電極結垢。
這個能量生成裝置的兩個「部分」透過一個帶有整合 11 毫法拉超級電容器的電源管理電路連接起來，該電路將電壓轉換成直流電，對其進行升壓，最終在無需天線、外部電池組或特殊充電外殼的情況下提供約150微瓦的穩定3.3伏特的電力。
這種系統是「智慧型隱形眼鏡領域令人興奮的發展」，加州理工學院生物感測器專家、醫學工程助理教授魏高（Wei Gao）表示，他沒有參與這項研究。但他指出，智慧型隱形眼鏡的前景一直受到限制，因為這些設備的關鍵障礙在於需要可持續的電源」。
這種新的電源包不僅「使用者友好」而且還是一種「創新的雙模式能量收集方法」，可以利用兩種能量收集模式，因此無論眼睛是睜開還是閉上都在持續發電。
「這個裝置可靠的電力輸出可以為各種應用提供動力，包括可穿戴生物傳感器和直接在眼部環境中的電控藥物給藥系統。」魏高補充道。
青光眼和其他應用
普爾沙班對此表示贊同，並補充說還有一些明顯的消費者應用，例如能顯示跑步者運動過程中心率、配速和卡路里消耗的鏡片。零售商可以從追蹤購物者如何掃描貨架和挑選商品中收集有價值的訊息。他說，商業化潛力巨大且多樣。
但普爾沙班或許對於監控眼睛健康方面潛在的應用更感興奮，其中包括像老花眼這種常見的老年性遠視（通常在 40 多歲開始出現），以及像青光眼等更嚴重的疾病。
「青光眼被稱為視力無聲的竊賊：它不會疼痛，你可能沒有任何察覺，然後突然之間，如果在兩次眼科醫生檢查之間眼壓變得過高，患者可能會不可逆地失去視力。」普爾沙班說道。「如果我們可以即時檢測這些和其他疾病的預警訊號，並及時干預，它可以改變一個人的一生。」
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