Stellen Sie sich eine Welt vor, in der Ihre Kontaktlinsen Ihnen nicht nur helfen, besser zu sehen, sondern auch Augmented-Reality-Displays bieten oder Ihre Gesundheitswerte in Echtzeit überwachen. Diese futuristische Vision ist dank bahnbrechender Forschung in der Technologielandschaft für intelligente Kontaktlinsen.
Ein Team der Nanyang Technological University (NTU) in Singapur hat eine neuartige Batterie entwickelt, die durch etwas so Einfaches und Natürliches wie Tränen aufgeladen werden kann. Diese Innovation könnte die Art und Weise, wie wir intelligente Kontaktlinsen mit Strom versorgen, revolutionieren und sie sicherer und praktischer für den täglichen Gebrauch machen.
Intelligente Kontaktlinsen sind eine neue Technologie, die miniaturisierte Elektronik in den traditionellen Formfaktor von Kontaktlinsen integriert.
Diese Linsen können verschiedene erweiterte Funktionen ausführen, von der Anzeige von Augmented Reality (AR)-Inhalten bis zur Überwachung von Gesundheitsparametern wie dem Glukosespiegel bei Diabetikern.
Unternehmen erforschen diese Technologie, um Benutzern verbesserte Möglichkeiten zur Seh- und Gesundheitsüberwachung zu bieten, ohne dass dazu externe Geräte erforderlich sind.
Bisher stellte die Stromversorgung dieser intelligenten Kontaktlinsen eine große Herausforderung dar. Die meisten aktuellen Lösungen basieren auf dünnen Batterien mit Induktionsspulen und metallischen Komponenten.
Diese Komponenten können potenziell schädlich sein, wenn sie dem menschlichen Auge ausgesetzt werden, und beeinträchtigen häufig das Design und den Tragekomfort der Linsen. Beispielsweise erfordert das Induktionsladen Metallspulen in der Linse, um Strom zu übertragen, ähnlich wie bei kabellosen Ladepads für Smartphones.
Diese Methode ist zwar effektiv, kann für die Benutzer jedoch sperrig und unbequem sein.
Ein bedeutender Durchbruch auf diesem Gebiet gelang einem Forschungsteam unter der Leitung von Lee Seok Woo an der Fakultät für Elektrotechnik und Elektronik der NTU. Sie haben eine metallfreie Batterie für intelligente Kontaktlinsen entwickelt, die durch die Tränen des Trägers aufgeladen werden kann.
Diese Batterie ist aus biokompatiblen Materialien gefertigt und mit einer Schicht auf Glukosebasis überzogen. Die Beschichtung reagiert mit in Tränen vorhandenen Natrium- und Chloridionen und erzeugt durch ein Enzym Elektrizität.
Die innovative, durch Tränen aufgeladene Batterie funktioniert durch eine Kombination aus enzymatischen Reaktionen und Selbstreduktionsreaktionen. Die Glukosebeschichtung der Batterie reagiert mit den Ionen in den Tränen und erzeugt eine elektrische Ladung.
Diese Methode stellt sicher, dass beide Elektroden der Batterie gleichzeitig geladen werden, was eine erhebliche Verbesserung gegenüber früheren Techniken darstellt, bei denen nur eine Seite geladen wurde. Dieses Design macht die Batterie nicht nur sicherer und effektiver, sondern nutzt auch natürliche Körperflüssigkeiten, um die Leistung aufrechtzuerhalten.
Dieser revolutionäre Ansatz überwindet viele der Einschränkungen herkömmlicher Stromquellen für intelligente Kontaktlinsen. Die Batterie ist ultradünn, etwa 0.5 mm dick und flexibel und passt bequem in die Kontaktlinse.
Es erzeugt einen Strom von 45 Mikroampere und eine maximale Leistungsabgabe von 201 Mikrowatt, was ausreicht, um die Linse den ganzen Tag mit Strom zu versorgen. Darüber hinaus kann es aufgeladen werden, indem man die Linse einfach über Nacht in eine Salzlösung legt, sodass sie jeden Tag voll aufgeladen beginnt.
Die von NTU-Forschern entwickelte, tränengeladene Batterie verfügt über beeindruckende technische Spezifikationen, die sie für die Integration in intelligente Kontaktlinsen geeignet machen.
Die Batterie ist unglaublich dünn und misst etwa 0.5 mm, was mit der Dicke der Kontaktlinse selbst vergleichbar ist. Dieses ultradünne Design sorgt dafür, dass die Linse für den Träger angenehm bleibt und gleichzeitig über fortschrittliche elektronische Funktionen verfügt.
Die Batterie erzeugt einen Strom von 45 Mikroampere und eine maximale Leistungsabgabe von 201 Mikrowatt.
Diese Werte reichen aus, um die intelligente Kontaktlinse einen ganzen Tag lang mit Strom zu versorgen. Diese Leistung unterstützt grundlegende Funktionen wie die Datenübertragung und möglicherweise erweiterte Funktionen wie Augmented-Reality-Displays und Gesundheitsüberwachungssensoren.
Das Innovative an dieser Batterie ist ihr dualer Lademechanismus. Sie kann sowohl über ein herkömmliches Kabel als auch chemisch über die Tränen des Benutzers aufgeladen werden.
Bei der chemischen Methode wird eine Beschichtung auf der Batterie auf Glukosebasis verwendet, die mit in Tränen vorhandenen Natrium- und Chloridionen reagiert. Diese Reaktion erzeugt eine elektrische Ladung, die die Batterie wieder auflädt.
In der Praxis kann die Lebensdauer der Batterie bei Kontakt mit den Tränen des Benutzers pro zwölf Stunden Tragen um eine Stunde verlängert werden.
Für eine intensivere Aufladung kann die Linse über Nacht in einer mit Glukose-, Kalium- und Natriumionen angereicherten Salzlösung eingeweicht werden. Dadurch ist die Batterie jeden Morgen vollständig geladen und bereit für einen neuen Einsatztag.
Aufgrund seiner Flexibilität und Effizienz ist dieser Lademechanismus besonders für intelligente Kontaktlinsen von Vorteil, da er natürliche Körperflüssigkeiten nutzt, um die Ladung aufrechtzuerhalten, ohne dass sperrige oder schwere Komponenten erforderlich sind.
Die von den NTU-Forschern entwickelte tränengeladene Batterie besteht aus biokompatiblen Materialien und ist daher für den Einsatz in Kontaktlinsen unbedenklich. Die Kerninnovation der Batterie liegt in ihrer glukosebasierten Beschichtung, die mit den in Tränen enthaltenen Natrium- und Chloridionen reagiert und so Elektrizität erzeugt.
Diese enzymatische Reaktion ist nicht nur effizient, sondern auch sicher, da keine schädlichen Metalle verwendet werden, die eine Gefahr für das Auge darstellen könnten. Aufgrund der Biokompatibilität der verwendeten Materialien kann die Batterie in die Linse integriert werden, ohne dass es zu Reizungen oder Nebenwirkungen kommt.
Die Energieeffizienz der Batterie ist bemerkenswert. Sie kann einen Strom von 45 Mikroampere und eine maximale Leistungsabgabe von 201 Mikrowatt erzeugen, was ausreicht, um die Grundfunktionen intelligenter Kontaktlinsen mit Strom zu versorgen.
Bei Labortests mit simulierten Tränenlösungen wurde festgestellt, dass sich die Batterielebensdauer bei zwölf Stunden Tragen um eine weitere Stunde verlängern lässt. Die Batterie hält bis zu 200 Lade- und Entladezyklen aus und bietet damit bei regelmäßiger Verwendung eine angemessene Lebensdauer.
Einer der größten Vorteile von tränengeladenen Batterien ist ihre Sicherheit und ihr Tragekomfort. Herkömmliche Batterielösungen für intelligente Kontaktlinsen enthalten häufig Metallelektroden oder Induktionsspulen, die ein Risiko für die Augengesundheit des Trägers darstellen können.
Im Gegensatz dazu wird die durch Tränen aufgeladene Batterie aus biokompatiblen Materialien hergestellt und verzichtet vollständig auf die Verwendung von Metallen. Dieses Design minimiert das Risiko einer Reizung oder Schädigung des Auges und macht die Linsen für den Langzeitgebrauch sicher.
Die Verwendung von Reaktionen auf Glukose- und Wasserbasis anstelle giftiger Schwermetalle macht diese Batterien außerdem umweltfreundlich.
Dieser Ansatz reduziert den ökologischen Fußabdruck bei der Herstellung und Entsorgung dieser Linsen und steht im Einklang mit allgemeinen Trends zu nachhaltigen und umweltfreundlichen Technologien.
Eine der vielversprechendsten Anwendungen von tränengeladenen intelligenten Kontaktlinsen ist die Gesundheitsüberwachung.
Diese Linsen könnten zum Beispiel den Glukosespiegel von Diabetikern kontinuierlich überwachen und so eine nicht-invasive und bequeme Methode zur Überwachung ihres Zustands bieten.
Die Integration von Sensoren in die durch Tränengas aufgeladene Batterie könnte eine Echtzeit-Datenübertragung an Gesundheitsdienstleister ermöglichen und so die Patientenversorgung und -behandlung verbessern.
Über die Gesundheitsüberwachung hinaus haben mit Tränenflüssigkeit gefüllte intelligente Kontaktlinsen das Potenzial, Augmented Reality (AR)-Erlebnisse zu revolutionieren.
Der von der tränengeladenen Batterie erzeugte Strom kann grundlegende AR-Funktionen unterstützen, wie etwa die Anzeige von Informationsüberlagerungen oder Navigationsanweisungen direkt im Sichtfeld des Benutzers.
Mit zunehmender Weiterentwicklung dieser Technologie könnte diese den Weg für komplexere AR-Anwendungen ebnen und die Art und Weise verändern, wie wir mit unserer Umgebung und digitalen Inhalten interagieren.
Das Forschungsteam der NTU arbeitet aktiv an der Verbesserung der Spezifikationen der tränengeladenen Batterie, um ihre Leistung weiter zu steigern.
Sie arbeiten mit Kontaktlinsenherstellern zusammen, um diese Technologie zu integrieren in kommerziell nutzbare ProdukteZiel dieser Zusammenarbeit ist es, die mit Tränenflüssigkeit aufgeladenen intelligenten Kontaktlinsen auf den Markt zu bringen und diese innovative Technologie Verbrauchern weltweit zugänglich zu machen.
Die Entwicklung tränenbasierter Batterien für intelligente Kontaktlinsen stellt einen bedeutenden technologischen Durchbruch dar.
Durch die Verwendung biokompatibler Materialien und natürlicher Körperflüssigkeiten bieten diese Batterien eine sichere, effiziente und umweltfreundliche Energielösung.
Während die Forschung fortschreitet und kommerzielle Partnerschaften entstehen, bergen tränengetränkte intelligente Kontaktlinsen das Potenzial, das Gesundheitswesen, die erweiterte Realität und die persönliche Technologie zu revolutionieren.
At TT-BeraterWir sind ein führender Anbieter von maßgeschneidertem geistigem Eigentum (IP), Technologieinformationen, Unternehmensforschung und Innovationsunterstützung. Unser Ansatz verbindet KI- und LLM-Tools (Large Language Model) mit menschlichem Fachwissen und liefert so unübertroffene Lösungen.
Zu unserem Team gehören erfahrene IP-Experten, technische Berater, ehemalige USPTO-Prüfer, europäische Patentanwälte und mehr. Wir betreuen Fortune-500-Unternehmen, Innovatoren, Anwaltskanzleien, Universitäten und Finanzinstitute.
Dientsleistungen:
Wählen Sie TT Consultants für maßgeschneiderte, hochwertige Lösungen, die das Management von geistigem Eigentum neu definieren.
Kontaktieren Sie UnsKontaktieren Sie uns jetzt, um einen Beratungstermin zu vereinbaren und mit der präzisen und vorausschauenden Gestaltung Ihrer Patentnichtigkeitsstrategie zu beginnen.
Fordern Sie einen Rückruf an!
Vielen Dank für Ihr Interesse an TT Consultants. Bitte füllen Sie das Formular aus und wir werden uns in Kürze mit Ihnen in Verbindung setzen
ENTSPERREN SIE DIE KRAFT
Von Ihrem Ideen
Erweitern Sie Ihr Patentwissen
Exklusive Einblicke erwarten Sie in unserem Newsletter
Fordern Sie einen Rückruf an!
Vielen Dank für Ihr Interesse an TT Consultants. Bitte füllen Sie das Formular aus und wir werden uns in Kürze mit Ihnen in Verbindung setzen
