Batería de lentes de contacto inteligentes cargada con lágrimas humanas

NTU Singapur

Al suscribirte, aceptas nuestros Términos de uso y políticas. Puedes cancelar la suscripción en cualquier momento.

Investigadores de la Universidad Tecnológica de Nanyang (NTU) en Singapur han ideado una batería de un micrómetro de espesor que puede alimentar lentes de contacto inteligentes y cargarse con lágrimas, según un comunicado de prensa de la universidad.

Las lentes de contacto se utilizan desde hace mucho tiempo para corregir la visión. Con los avances tecnológicos, las empresas han estado trabajando para crear versiones más inteligentes, conectándose a dispositivos como teléfonos inteligentes y mostrando información cerca de los ojos del usuario. Estas aplicaciones requieren que las lentes tengan una batería interna.

Interesting Engineering ha informado anteriormente sobre cómo las empresas han gestionado pantallas de realidad aumentada en lentes de contacto inteligentes. Estos dispositivos utilizan baterías extremadamente delgadas con bobinas de inducción y cables compuestos de metales, lo que conlleva riesgos para la vista del usuario. Un equipo de investigación dirigido por Lee Seok Woo, profesor asistente en la Escuela de Ingeniería Eléctrica y Electrónica (EEE) de NTU, ha ideado una batería que utiliza cualquier metal.

La batería está compuesta de materiales biocompatibles y tiene un recubrimiento a base de glucosa. Este recubrimiento puede reaccionar con los iones de sodio y cloruro en el agua dentro de la batería, sirviendo como circuito para generar electricidad. Dado que los iones de sodio y cloruro también se encuentran en las lágrimas, las lentes prácticamente podrían cargarse mientras el usuario las usa.

"Esta investigación comenzó con una simple pregunta: ¿Se podrían recargar las baterías de las lentes de contacto con nuestras lágrimas?" dijo Woo en un comunicado de prensa. "Las técnicas anteriores para baterías de lentes no eran perfectas ya que un lado del electrodo de la batería estaba cargado y el otro no. Nuestro enfoque puede cargar ambos electrodos de una batería mediante una combinación única de reacción enzimática y reacción de autorreducción". Dado que el método utiliza glucosa y agua, son seguros para el usuario y el medio ambiente una vez finalizada la vida.

Dado que la batería es más delgada que un milímetro, la pregunta más importante es cuánta energía puede almacenar y cuánto tiempo puede usarse. Para probar su invento, los investigadores trabajaron con un modelo de ojo simulado.

Sus experimentos encontraron que la batería puede producir una corriente de 45 microamperios y una potencia máxima de 201 microvatios. Esta cantidad de energía será suficiente para hacer funcionar el dispositivo durante la mayor parte del día.

Aquí también ayuda la carga de lágrimas. Cuando se mantiene en una solución de lágrimas simuladas, la duración de la batería podría extenderse una hora adicional por cada doce horas de uso. Cuando no está en uso, la batería se puede mantener en una solución salina concentrada que contiene altas cantidades de iones de glucosa, potasio y sodio para cargarla.

El equipo descubrió que la batería puede sufrir 200 ciclos de carga y descarga. "Aunque la transmisión inalámbrica de energía y los supercondensadores suministran alta potencia, su integración presenta un desafío importante debido a la cantidad limitada de espacio en la lente". dijo Li Zongkang, Ph.D. estudiante de NTU que participó en este trabajo. "Al combinar la batería y la pila de biocombustible en un solo componente, la batería puede cargarse sola sin necesidad de espacio adicional para componentes cableados o inalámbricos. Además, los electrodos colocados en el lado exterior de la lente de contacto garantizan que la visión del ojo no puede ser obstruido."

El equipo ahora está trabajando para aumentar la cantidad de corriente eléctrica que la batería puede descargar y asociarse con compañías de lentes de contacto para llevar esto al mercado.

Los resultados de la investigación fueron publicados en la revista Nano Energy.

Abstracto

Las lentes de contacto inteligentes desarrolladas para aplicaciones médicas y personales requerirán fuentes de alimentación miniaturizadas, con baterías integradas que ofrecerán opciones prometedoras. Sin embargo, cargar baterías en pequeños dispositivos portátiles es un desafío porque es difícil transferir energía eléctrica a través de una conexión por cable miniaturizada o una unidad de transmisión inalámbrica. En este sentido, desarrollamos baterías seguras a base de lágrimas integradas en lentes de contacto que se cargan con biocombustible durante su almacenamiento. Se utilizan reacciones enzimáticas de glucosa oxidasa y autorreducción de polímero conductor para cargar el cátodo y el ánodo, respectivamente. Los electrodos se incrustan en una lente de contacto y se descargan en una solución de lágrima artificial, seguido de una carga en una solución de glucosa mediante una biorreacción (llamada biocarga). La batería de biocarga muestra una capacidad de descarga de 45 μA cm-2 y una potencia máxima de 201 μW cm-2, con su rendimiento verificado durante 15 ciclos. La batería biocargable también se puede cargar de forma convencional mediante una fuente de alimentación externa.