Lentes de contacto inteligentes con batería de estado sólido integrada

Las lentes de contacto inteligentes ofrecen funciones que las tradicionales no pueden, como por ejemplo realidad aumentada. Esta, en esencia, permite interactuar a un dispositivo móvil con objetos de su entorno, para ofrecer al usuario datos sobre esos objetos, que en la pantalla aparecen sobreimpresos junto al objeto que está mirando. Por ejemplo, un usuario con gafas de realidad aumentada mira un monumento y en el acto las lentes de sus gafas le muestran un texto básico que identifica el monumento e indica los datos básicos de su trascendencia histórica.

A diferencia de las gafas de realidad aumentada y de los cascos de realidad virtual, las lentes de contacto inteligentes deben ofrecer funcionalidad completa en un formato submilimétrico y funcionar de forma segura directamente sobre el ojo. Esto impone estrictas limitaciones en cuanto a grosor, masa, generación de calor y selección de materiales, siendo la biocompatibilidad y la seguridad del usuario requisitos fundamentales.

Entre otros problemas, estas restricciones plantean un desafío energético fundamental.

Una lente de contacto inteligente con todas sus funciones requiere diferentes niveles de energía para distintas tareas. La conectividad inalámbrica y las funciones que requieran solo un consumo energético ultrabajo, como la biodetección, pueden ser compatibles con mecanismos de captación de energía que obtienen pequeñas cantidades de energía del propio cuerpo del usuario así como del entorno inmediato, incluyendo energía mecánica del parpadeo, diferencias térmicas a través de la lente, reacciones electroquímicas con el líquido lagrimal y células solares integradas. Sin embargo, las funciones de alta energía, como la proyección de imágenes, requieren una potencia sostenida a nivel de milivatios. Esto hace que el almacenamiento de energía de alta densidad resulte esencial para una funcionalidad completa.

En bastantes aspectos, energizar una lente de contacto inteligente es más difícil que energizar dispositivos implantables como los marcapasos. Los dispositivos médicos implantables funcionan con muy poca potencia y suelen utilizar baterías de litio de alta densidad alojadas en carcasas rígidas y selladas, generalmente de titanio. Una lente de contacto no dispone de espacio para este tipo de blindaje ni puede incluir carcasas rígidas, lo que exige enfoques de diseño diferentes en materia de seguridad y suministro energético.

La mayoría de dispositivos de almacenamiento de energía existentes son demasiado voluminosos y cambiantes para integrarse de forma segura en una lente de contacto blanda, curva y ultrafina. Las pilas de iones de litio pueden hincharse, tener fugas o sobrecalentarse, lo que las hace inseguras para el contacto directo con el ojo. Las baterías con electrolito líquido también presentan riesgos de fugas o explosión en caso de fallo. Incluso durante su funcionamiento normal, estas baterías pueden liberar pequeñas cantidades de hidrógeno y expandirse ligeramente, especialmente durante los ciclos iniciales.

Unas nuevas y muy avanzadas lentes de contacto inteligentes podrían ser el primer paso de una revolución en este campo.

XPANCEO, una empresa pionera en lentes de contacto inteligentes, e ITEN, una compañía especializada en baterías de estado sólido, han unido esfuerzos para crear unas lentes de contacto inteligentes sin los obstáculos de tipo energético que sufren las demás lentes de contacto inteligentes.

Para ello, han optado por la miniaturización de baterías de estado sólido. La gran ventaja de las baterías de estado sólido es que no pueden tener fugas, hincharse ni explotar. Si se produce una avería, la batería simplemente deja de suministrar energía.

La nueva lente de contacto inteligente de XPANCEO va equipada con una microbatería de estado sólido de ITEN. (Imagen: XPANCEO. CC BY-ND)

El equipo de investigación y desarrollo de las citadas empresas ha diseñado y fabricado un prototipo de pruebas de una lente de contacto inteligente portadora de una microbatería de estado sólido.

El logro resuelve uno de los principales desafíos en las lentes de contacto inteligentes: lograr que el almacenamiento de energía use un espacio ultrafino, dure mucho tiempo y sea lo suficientemente estable como para ser utilizado de forma segura en contacto físico con el ojo humano. (Fuente: NCYT de Amazings)