אתגר הכוח ב-Smart Contact Lenses

עדשות מגע חכמות מבטיחות להפוך את הבריאות, מציאות מוגברת, גישה למידע יומיומי על ידי הצבת מיקרואלקטרוניקה ישירות על העין.אבל החלום של עדשות פונקציונליות מלאה, כל היום לבשה נשמרה בחזרה על ידי אחד המכשולים הבסיסיים: כוח.עין היא סביבה בלתי נסלח עבור אלקטרוניקה & mdash; כל מכשיר חייב להיות אולטרה סגול, גמיש, מסורתי, בטוח, כי הם סוללות חד פעמי כוח קטן מדי, כמו גם לא יכול להיות בעל כוח זעירה, כי יש כוח אדם, כי יש צורך כוח אדם, כי יש צורך כוח קטן מדי, כי יש לחץ דם חזק, כי יש כוח קטן מדי, כי יש כוח קטן מדי, כי יש צורך כי יש צורך כי יש צורך כי יש צורך כי יש כוח קטן מדי, 000 כוח קטן מדי, 000 כוח קטן מדי, 000 כוח קטן מדי, 000 כוח קטן מדי, 000 כוח, 000 כוח קטן מדי, 000 כוח, 000 כוח, 000 כוח, 000 כוח, 000 כוח, 000 כוח קטן מדי, 000 כוח, 000 כוח לא יכול להיות בעל כוח, 000 כוח, 000 כוח קטן מדי, 000 כוח קטן מדי, 000 כוח, 000 כוח, 000 כוח, 000 כוח, 000 כוח, 000 כוח, 000 כוח, 000 כוח, 000 כוח לא יכול להיות מסוגל, 000 כוח לא יכול להיות

דרישות האנרגיה של עדשות מגע חכמות משתנות בהתאם לתכונות שלה.עדשה שפשוט מודדת גלוקוז או לחץ תוך עיני פעם לדקה עשויה רק כמה מיקרו-וואט, בעוד עדשות עם תצוגת מציאות מוגברת או זרימת נתונים אלחוטית רציפה יכול לדרוש מאות מיקרו-וואט או יותר. Balancing דרישות אלה עם בטיחות, נוחות, וארוכותרות היא האתגר המרכזי של הנדסה לאחרונה בכימיה, כוח אלחוטי, עכשיו הופכת את המציאות מעשית.

סוללות מיני-טבעיות פורצות דרך

הטכנולוגיה של סוללות עדשות מגע חכמות עברה הרבה מעבר להתאמות פשוטות של תאי מטבע קיימים. חוקרים מפתחים סוללות מותאמות אישית שאינן רק קטנות אלא גם גמישות, שקופה במקרים מסוימים, ובטוחה בקשר ממושך עם העין.סוללות אלה לעתים קרובות מסתמכות על חומרים חדשים וארכיטקטורה המאפשרים להם להתאים את הקרנית של הקרנית ללא ראייה מאולתלתלתלתלתלתלתלתלתלתלתת או גרימת אי נוחות.

סולידריות המדינה Batteries

סוללות מוצקות של המדינה נחשבות למועמד המבטיח ביותר עבור עדשות מגע חכמות הדור הבא.בניגוד סוללות ליתיום קונבנציונליות של מחזורי שימוש בנוזל או ג'ל אלקטרוליטים, סוללות מוצקות של המדינה מפעילה אלקטרוליט מוצקה, זה מבטל את הסיכון של דליפת טבע, דרישה קריטית לבטיחות לכל מכשיר שנלבש על העין.

סרט טלוויזיה: Thin-סרט Lithium Batteries

סוללות ליתיום דק-סרט הן חידוש מפתח נוסף.סוללות אלה מוטבעות על ידי שכבות של קטודה, אלקטרוליט, ו aode על תת-קרקעי גמיש, וכתוצאה מכך תאים רק כמה עשרות מיקרומטרים עבה. חברות כמו Cymbet ו- Imprint Energy פיתחה סוללות ליפט רזה גמיש, רזות דקות כי ניתן לעצב כדי להתאים את ה-va של כוח העין.

Supercapacitors for Burst Power

כמה עיצובים חכמים עדשות משלבים סוללה קטנה עם supercapacitor. Supercapacitors לאחסן אנרגיה אלקטרוסטטית ולא מבחינה כימית, המאפשר להם לספק זרמים גבוהים מאוד בהתפרצויות קצרות — אידיאלי עבור כוח שידור נתונים אלחוטי או עדכון תצוגה. הם גם לטעון כמעט מיד יכול להימשך מאות אלפי מחזורים עבודה לאחרונה באוניברסיטה של קליפורניה, לוס אנג'לס, פתח, גמיש, תוך כדי שמירה על סוללות זמן קצר, יכול להיות משולב על ידי גרף, תוך כדי שמירה על פני כדור הארץ, יכול להיות משולב, יכול להיות משולב רק עם גרף זמן קצר, יכול להיות משולב על ידי גרף, 000, 000, 000 של כדור הארץ, 000 של כדור הארץ, 000 של כדור הארץ, 000 של כדור הארץ יכול להיות משולב, יכול להיות משולב על ידי גרף, 000 של כדור הארץ יכול להשלים עם גרף זמן קצר, 000 של כדור הארץ יכול להיות משולב.

טכנולוגיות טעינה

אפילו הסוללה הפטרונית הטובה ביותר תצטרך בסופו של דבר recharging. עבור עדשות מגע חכמות, טעינה חוטית היא ללא ספק לא מעשי.לעבור כוח אלחוטי (WPT) מציעה דרך חלקה לחדש אנרגיה מבלי להסיר את העדשה, באמצעות הפיכה אינדוקטיבית או מהדהדת באמצעות מקרה טעינה או מכשיר בעל ראש.

המונחים: inductive Coupling

הפיכה אינדוקטיבית היא הטכנולוגיה האלחוטית הבוגרת ביותר עבור שתלים ביו-רפואיים. A משדר סליל במקרה טעינה או זוג משקפיים יוצר שדה מגנטי משתנה הממריץ זרם ב המקלט המוטבע בעדשה. המקלט חייב להיות קטן ודך, בדרך כלל עשוי מפצעי נחושת סביב הפריפריה או מודפס כספירלה מתכתית מתכתית על קצה הראייה.

Resonant Inductive Coupling

הפיכה אינדוקטיבית משפרת את טווח ויעילות על ידי כוונון הן משדר והן מקלט סלילים לתדירות המחודשת של אותה שיטה זו יכולה להעביר כוח על פני כמה סנטימטרים, ומאפשרת עדשות להיות מואשם בעוד משתמש לובש מסגרת משקפיים מעוצבת במיוחד או אפילו מסכת שינה. A 2023 מחקר ב-FLT:0 ס"מ עסקאות על מעגלים ביו-רפואיטיים ומערכותFLTs הוכיחו מקלט כזה; כלומר, ללא תשלום של עדב- 253n-וחזק;

RF ו-NFC

רדיו- ⁇ (RF) אנרגיה קצירת באמצעות תקשורת כמעט שדה (NFC) הוא גם נחקר. NFC פועל ב-13.56   MHz, והוא כבר בשימוש עבור תשלומים אלחוטיים ועברת נתונים. על ידי שילוב אנטנה NFC זעירה ו-Retifier לתוך העדשה, המכשיר יכול לקבל בו זמנית כוח ותקשורת עם קורא חיצוני.למרות שהרמות הכוח נמוכות (בדרך כלל 10 & חיישנים) הם רק כדי להעביר את הנתונים המשתנים; ו-פנימיצים; הם רק כדי להעביר את זה רק כדי להעביר את זה רק כדי לספק גישה מוגבלת; ו-פני 5 דקות של 5 דקות של נתונים; ו-פנימיצים; הם צריכים כדי להעביר את זה רק כדי לספק גישה מוגבלת; הם מספקים; ו-פני 5 דקות של 5 דקות של נתונים; ו-מחדשניים; הם צריכים כדי להעביר את זה יכול להיות מסוגל לתקשר עם קורא חיצוני.

אנרגיה מגוף וסביבה

טעינה אלחוטית עדיין דורשת ממשתמש לזכור לטעון את העדשה באופן קבוע.טכניקות קצירת אנרגיה נועדו להאריך את הזמן התפעולי על ידי ניתוק כוח מהבבש ’ גוף משלו או מאור ממתח, מה שהופך את העדשה באמת אוטונומית או לפחות להפחית את תדירות הטעינה.

Piezoelectric Energy מ-Blinking

(בלינקינג הוא אחד הפעולות האנושיות הטבעיות והנפוצות ביותר ו- ; אנו מצמצמים סביב 15 – 20 פעמים לדקה, או כ -28,000 פעמים ביום, כל ממצמץ מייצר תנועה מכנית קטנה של תוספת העין נגד עדשה החוקרים פיתחו חומרים אדזואלקטריים מספיק כדי לייצר מתח מצטברים עם אחסון אנרגיה מופחתת של 3JFate) לתוך קיבולת חשמלית גבוהה (pn) לתוך אורך של עדשה 1D) לתוך אימון חשמלי מגובה של אנרגיה נמוכה (pn) לתוך אורך זמן קצר לאחר מכן; 000) לתוך חטוף אורך זמן קצר לאחר מכן; 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000

גנרטורים חשמליים מעין חום

העין האנושית שומרת על טמפרטורה סביב 32 –34 °C, בעוד האוויר שמסביב הוא לעתים קרובות קריר יותר.זה הבדל טמפרטורה ניתן לנצל באמצעות גנרטורים thermoelectrics (TEGs) אשר להמיר את זרימת החום לתוך חשמל. TEGs של TEGs עשויים מרמות דו-פעמיים ו- skutterudite ניתן להפקיד על קצה החיצוני של העדשה 2020, בעוד ש- 2D- 2D-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-i-R-R-R-R-R-R-R-R-DG-DS-D-D-D-D-R-R-S-S-S-D-D-D-DPS הם תמיד משופרים הם תמיד משופרים הם תמיד משופרים חומרים אלה הם תמיד משופרים של חומרים אלה הם תמיד משופרים של חומרים גמישים של חומרים גמישים של חומרים עם חומרים עם חומרים גמישים של חומרים אלה הם תמיד ⁇ -DGDGDGDGDGDGDGDGDGDG-DGDGDGDGDGDGDGDGD

תאי דלק באמצעות Tear Glucose

עבור אנשים עם סוכרת, גלוקוז קיים בדמעות ברמות המתואמים עם גלוקוז בדם.תאים ביו-דלק משתמשים באנזימים כדי לחמצן את הגלוקוז לייצר חשמל. תא דלק ביו-דלק המשולב עדשות מגע יכול גם כוח חיישן מקור גלוקוז ולספק קריאה בזמן אמת.ה aode מכיל אנזים כגון גלוקוז-חמצן או גלוקוז הידרוגן כי קטנטנים גלוקוזיביים של גלוקוז, בעוד ש-Fde מכיל חמצן חיצוני הוא , 000 גרם לחמצן של ויטמין Avd; הוא ממרחק של ויטמין 1 ו-FD.

בתי מלון ב-Avaent Light Harvesting

אור בולט בשפע ברוב הסביבות, ותאים פוטו-וולטאיים ניתן לייצר טעינה דקת וגמישה מאוד. Dye-sensitated תאים סולאריים (DSSCs) ו photovoltaics אורגני (OPVs) ניתן לייצר מדי פעם על משטח שקוף או סמי- ⁇ , המאפשר להם להיות ממוקם סביב משטח העדשה או אפילו על פני שטח iris אם תוכנן עם קטן של נייר אורטרמי ב LT 5400 (R) לתוך תא חשמלי (Vn) 1F) לתוך תא חשמלי קצר לאחר מכן, 000 1F).

שילוב ושיקולי עיצוב

בחירת פתרון כוח הוא רק חצי הקרב; שילובו לתוך עדשות מגע חכמות פונקציונלי דורש עיצוב זהיר של כל רכיב.סוללה או הקציר לא חייב למנוע חזון, חייב להיות ביואי לא מתאים לפחות 24 שעות של ללבוש, ולא חייב לגרום גירוי או להגביל זרימת חמצן לתוך הקרנית. עדשות נוכחיות בדרך כלל להשתמש עיצוב מטושטש נוקשה כי מנוחה על החלק הלבן של העין, עוזב את הקרנית המרכזית, כולל מקור חשמל אלקטרוניקה, כולל מקור חשמל אלקטרוניקה.

אתגר נוסף הוא הקשר בין רכיבי כוח לשאר המערכת.יש להדפיס עקבות מוליכים באמצעות מתכות ביו-איות כמו זהב או פלטינה, או באמצעות תחמוצות מוליכים שקוף כגון תחמוצת שתן (ITO) יש צורך להדפיס אותם גמישים מספיק כדי לסבול חזרות טיפול בסוללות מתוחכמות ועדשות. החוקרים גם בוחנים אלקטרוניקה מתוחה, שבו רכיבים מחוברים על ידי חוטי נחשים או מוטבעים בפוליטר רך יכול להיות גמיש עד 20 ק"מ של טכנולוגיה כדי לאבד תפקוד ממטרד ל- 20 קילו-ידי מתכתבייט של מערכת הפעלה של קוסמטיקה.

מעגלי ניהול חשמל בתוך העדשה גם צריך להיות יעיל מאוד. שבב מותאם אישית המסדיר מתח, בקרה טעינה, וממזער את הזרם הquiescent הוא חיוני חברות כמו טקסס מכשירים ו NXP פיתחו ניהול מיקרו-כוח ICs כי לצרוך פחות מ 1   ומיקרו; A במצב עמידה, מה שהופך אותם מתאימים לאינטגרציה לתוך עדשות.

כיוונים עתידיים ומחקרים עתידיים

תחום כוח עדשות מגע חכם נע במהירות.כמה דרכים מבטיחות נחקרות כדי להפוך עדשות כי אף פעם לא צריך טעינה במהלך היום ויכול לפעול ללא הגבלת זמן עם שובבות לילה מזדמנים.

(FLT:0) סוללות סטריצ'ר (Stretchable סוללות FLT:1) הם אחד בכיוון זה במקום להשתמש אלקטרודות קשיחות, החוקרים מפתחים סוללות עם עיצובים של נחשין או מקמט אלקטרודה שיכול למתוח ולעמוד עם העין. צוות באוניברסיטת סטנפורד הראה לאחרונה סוללות ליתיום מתוחה עם יכולת של 1.5   CM / אחסון 2; שניתן למתוח עדשה משמעותית של אובדן אנרגיה.

(FLT:0) מערכות היבריות (Hybrids) 1 (FLT) המשלבות מקורות אנרגיה מרובים מתוכננים גם כן.לדוגמה, עדשות יכולות להשתמש בקציר אדזואלקטרי ממצמץ כדי לכפות חיישן במהלך היום, עם סוללה מוצקה של מדינת מוצק אשר הוא מואשם אלחוטי בין לילה.או תא דלק ביולוגי יכול להשלים סוללה דקת, להאריך את הזמן בין טעינות היברידיות אלה מציעים אנרגיה מתחדשת ומשפרת.

(FLT:0) ,healing אלקטרוליטים אלקטרוליטים LT:1 הם חידוש נוסף.אם סוללה מפתחת מיקרו-קר, אלקטרוליט עצמי יכול לאטום אותה באופן אוטומטי, מניעת דליפות ועיגולים קצרים.

לבסוף, (FLT:0) העברת כוח ללא חוטים על פני מרחקים ארוכים יותר של ההרחבה 1 נחקר באמצעות שיטות קוליות או לייזר מבוססי לייזר. Ultrasound יכול לנסוע דרך רקמות ויכולה לאפשר עדשות להיות מואשם מכתם קטן מאחורי האוזן או מסמארטפון.כוח לייזר להיות מחלחל, תוך להזדקק קו-of-of-sight, יכול לספק חיבור וואט של כוח עדשה ממקור בעל שם מוקדם יכול לחסל את המצב הפיזי או את כל גורם אפשרי בסופו של דבר.

מסקנה

Powering עדשות מגע חכמות היא אחת הבעיות ההנדסיות המאתגרות ביותר במכשירים לבישים, אבל חידושים אחרונים הופכים מכשולים להזדמנויות.Miniature מוצק המדינה סוללות ותאים פילים דקים מספקים כעת אחסון אנרגיה בטוח וגמיש. Wireless טעינה באמצעות הפיכה אינדוקטיבית או מהדהדת מציעה דרך נוחה לטעון מחדש את צריכת האנרגיה היומית שלה.

ככל שהמחקר ממשיך, אנו יכולים לצפות לראות עדשות מגע חכמות מסחריות הפועלות ליום שלם על מטען יחיד, עם טעינה חלקה לילה במקרה של סללק.המכשירים האלה ינטרו מדדים בריאותיים, להציג מידע ואפילו יתר על תוכן דיגיטלי על העולם האמיתי — כל זאת ללא היערכות או בטיחות.