แบตเตอรี่กลูโคสที่สามารถสร้างพลังงานจากน้ำตา

อุปกรณ์อัจฉริยะ ถือเป็นอีกหนึ่งเทคโนโลยีที่ได้รับความสนใจเป็นอย่างมาก ด้วยคุณประโยชน์ในการคิดค้นอุปกรณ์อัจฉริยะที่ผ่านมา ทั้งสมาร์ทโฟน และ สมาร์ทวอช ล้วนเป็นสิ่งที่เข้ามาเปลี่ยนแปลงชีวิตประจำวัน แนวโน้มการพัฒนาอุปกรณ์อัจฉริยะจึงขยายตัวจนได้รับความสนใจเป็นวงกว้างจากทั่วโลก

 

          หนึ่งในอุปกรณ์ที่ได้รับการพูดถึงมากขึ้นคือ คอนแทคเลนส์อัจฉริยะ ด้วยนี่ถือเป็นอุปกรณ์ที่มีการใช้งานกันทั่วไปไม่แพ้นาฬิกา จึงเริ่มมีการคิดค้นพัฒนาคอนแทคเลนส์อัจฉริยะรูปแบบใหม่ขึ้นมามากมาย แต่จากข้อจำกัดทางเทคโนโลยีทำให้การคิดค้นส่วนมากยังไม่สามารถนำมาใช้งานจริง

 

          วันนี้เราจึงมาดูข้อจำกัดที่ทำให้คอนแทคเลนส์อัจฉริยะในปัจจุบัน และความเป็นไปได้ที่เกิดจากแบตเตอรี่ชนิดใหม่

 

 

ปัญหาสำคัญของคอนแทคเลนส์อัจฉริยะ

 

          ปัจจุบันเริ่มมีการคิดค้นเทคโนโลยีคอนแทคเลนส์อัจฉริยะขึ้นมาเรื่อยๆ ทั้งคอนแทคเลนส์ที่ใช้ป้องกันต้อหิน, ตรวจวัดสุขภาพตาแบบเรียลไทม์, จ่ายยาเข้าสู่ดวงตา หรือแสดงผลในรูปแบบ AR จนใช้ทดแทนแว่นสายตาเพื่อให้ผู้มีปัญหาทางสายตามองเห็นได้เหมือนปกติ

 

          แต่ข้อจำกัดสำคัญของคอนแทคเลนส์อัจฉริยะคือ ปัญหาในด้านความปลอดภัย ด้วยการต้องนำสิ่งแปลกปลอมไปสัมผัสกับเนื้อเยื่อตาที่บอบบางและละเอียดอ่อน อีกทั้งยังต้องสวมใส่เป็นเวลานานหลายชั่วโมงต่อวัน นี่จึงเป็นส่วนที่ได้รับการตั้งคำถามมากเป็นพิเศษ

 

          ในส่วนวัสดุที่ใช้ในการผลิตไม่เป็นปัญหานัก ด้วยเรามีวัสดุใช้ในการผลิตคอนแทคเลนส์ที่ผ่านการรับรองความปลอดภัยอยู่ทั่วไป ส่วนที่ได้รับการตั้งคำถามมากที่สุดคือ แบตเตอรี่ หัวใจสำคัญในการจ่ายพลังงานแก่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ถือเป็นคอขวดสำคัญที่ทำให้เทคโนโลยีนี้ติดขัด

 

          ระบบการทำงานของแบตเตอรี่ในปัจจุบันมี 2 รูปแบบ อย่างแรกคือการติดตั้งอิเล็กโทรดโลหะภายในเลนส์ แต่วิธีนี้ค่อนข้างเป็นอันตราย เพราะต้องนำสารโลหะสัมผัสกับเนื้อเยื่อดวงตาโดยตรง อีกแนวคือการติดตั้งขดลวดภายในเพื่อจ่ายพลังงานจากระยะห่างแบบเดียวกับการชาร์จไร้สาย แต่วิธีการนี้ก็ขาดความคล่องตัวจนไม่สามารถใช้งานจริงได้เช่นกัน

 

          ดังนั้นแม้จะมีการคิดค้นคอนแทคเลนส์อัจฉริยะขึ้นมาหลายรูปแบบ ก็ยังไม่มีแนวทางจ่ายพลังงานเป็นระบบได้ จึงยังเป็นเทคโนโลยีที่ไม่สามารถใช้งานจริงได้ในปัจจุบัน

 

          แต่ทุกอย่างจะเปลี่ยนไปเมื่อมีการคิดค้นแบตเตอรี่กลูโคสขึ้นมาได้สำเร็จ

 

 

แบตเตอรี่กลูโคสที่ชาร์จพลังงานจากน้ำตา

 

          ผลงานนี้เป็นของทีมวิจัยจาก Nanyang Technological University จากสิงค์โปร์ กับการคิดค้นแบตเตอรี่ชนิดใหม่ที่ได้รับการพัฒนามาจนบางเฉียบ แต่มีความปลอดภัยสูงไม่เป็นอันตรายต่อดวงตา และสามารถชาร์จแบตเตอรี่ได้เองเมื่อได้สัมผัสกับของเหลวทั่วไปแบบน้ำตาของคนเรา

 

          แบตเตอรี่ชนิดนี้ได้รับการออกแบบให้ใช้งานร่วมกับคอนแทคเลนส์อัจฉริยะโดยเฉพาะ ด้วยคุณสมบัติที่ได้รับการออกแบบมาจนบางเฉียบ ที่แม้จะทำการติดตั้งลงบนเลนส์ก็มีความหนาเพียง 0.5 มิลลิเมตร อีกทั้งยังมีความยืดหยุ่นรองรับการเคลื่อนไหวของดวงตา จึงสามารถนำมาใช้งานร่วมกับคอนแทคเลนส์อัจฉริยะได้เกือบทุกรูปแบบ

 

          ตัวแบตเตอรี่อาศัยกลไกการทำงานหลักผ่านการเคลือบเอนไซน์ Glucose oxidase เอาไว้บนพื้นผิว เมื่อสารเคลือบชนิดนี้ถูกนำไปสัมผัสกับของเหลวแบบน้ำตาของคนเรา เอนไซม์จะทำปฏิกิริยากับโซเดียมและคลอไรด์ไอออนภายในของเหลว ส่งผลให้เกิดประจุไฟฟ้าขึ้นภายในแบตเตอรี่

 

          ในขั้นตอนทดสอบภายในห้องปฏิบัติการโดยอาศัยแบบจำลองพบว่า แบตเตอรี่สามารถผลิตพลังงานได้ราว 40 ไมโครแอมแปร์ ในระดับแรงดันไฟฟ้า 201 ไมโครวัตต์ เป็นระดับพลังงานที่เพียงต่อการส่งข้อมูลไร้สายจากคอนแทคเลนส์อัจฉริยะเป็นเวลา 12 ชั่วโมง เพียงพอในการใช้งานในแต่ละวัน

 

          จุดเด่นของแบตเตอรี่ชนิดนี้คือความบางและยืดหยุ่นจึงสามารถใช้งานกับคอนแทคเลนส์อัจฉริยะโดยไม่มีปัญหา และที่สำคัญคือการใช้เอนไซม์ที่พบได้ทั่วไปในน้ำตาล ซึ่งจะส่งผลกระทบต่อเนื้อเยื่อดวงตาน้อยมากเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่แบบเดิมๆ จึงน่าจะทำให้เราสามารถใช้งานคอนแทคเลนส์อัจฉริยะได้อย่างปลอดภัย

 

          ปัจจุบันข้อจำกัดของแบตเตอรี่กลูโคสคือ ขีดจำกัดในการชาร์จและคายประจุจำกัดอยู่ที่ 200 ครั้ง น้อยกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทั่วไปที่อยู่ราว 300 – 500 ครั้ง อีกทั้งหากต้องการใช้งานเต็มประสิทธิภาพ ควรแช่น้ำเกลืออย่างน้อยวันละ 8 ชั่วโมง เพื่อให้กลไกสามารถทำงานได้ราบรื่น

 

          ถือเป็นความคืบหน้าครั้งใหญ่ที่ช่วยให้คอนแทคเลนส์อัจฉริยะเข้าใกล้ความเป็นจริงไปอีกก้าว

 

 

 

 

          แน่นอนแบตเตอรี่กลูโคสยังต้องได้รับการพัฒนาอีกหลายด้าน แต่หากแบตเตอรี่ชนิดนี้ประสบความสำเร็จ ไม่แน่ว่าในอนาคตเราอาจมีอุปกรณ์อัจฉริยะอย่างสมาร์ทวอชที่ไม่จำเป็นต้องชาร์จ เพียงใส่ออกกำลังกายก็เพียงพอในการชาร์จประจุไฟฟ้าเข้าสู่ภายในก็เป็นได้

 

 

 

          ที่มา

 

          https://www.posttoday.com/innovation/1422

 

          https://www.posttoday.com/post-next/2064

 

          https://www.posttoday.com/post-next/innovation/690954

 

          https://www.ntu.edu.sg/news/detail/an-ultra-thin-battery-powered-by-saline-for-smart-contact-lenses

 

          https://newatlas.com/health-wellbeing/tear-charged-glucose-battery-smart-contact-lenses/