眼球中的太阳能电池板：超越概念验证
将微型太阳能电池板植入人的眼球听起来可能像科幻小说，但这正是澳大利亚科学家团队正在研究的。下一代技术可以极大地改善患有不治之症的眼疾患者的生活质量。
神经义肢与神经系统相互作用可以恢复失去的功能。人工耳蜗就是一个很好的例子。人工耳蜗是一种通过手术植入内耳的小型电子设备，它可以刺激听觉神经，直接向大脑提供声音信号，从而提高听力。
现在，来自新南威尔士大学（UNSW）的研究人员正在探索类似的神经假体技术，是否可以恢复光感受器受损的人的视力。光感受器是视网膜上的一种特殊细胞，能够吸收光线并将其转化为电信号，然后发送到视觉皮层。
相机传感器芯片提供了高分辨率、极深的色彩和越来越高的低光灵敏度，但有一个关键问题：它们需要供电。人们一想到眼球里的摄像头传感器的电池会在哪里，或者你该如何更换或充电，就会不寒而栗。另一方面，还有另一种技术能够将光直接转化为电 —— 太阳能光伏板。
“患有色素性视网膜炎和老年性黄斑变性等疾病的人，随着眼睛中心的光感受器退化，会慢慢失去视力，”乌多·罗默（Udo Römer）说，他是一名专攻光伏发电的工程师。“长期以来，人们一直认为，在视网膜上植入生物医学植入物可以代替受损的光感受器。一种方法是使用电极产生电压脉冲，使人们能够看到一个小点。”
从光中产生视觉（通常）
当光线照射到眼睛后部的视网膜时，光感受器将其转化为电信号。这些信号从视网膜经过视神经到达大脑，在那里它们变成了你看到的图像。
色素性视网膜炎（RP）是一组罕见的遗传性眼病，它会导致捕捉图像的光感受器缓慢分解，随着时间的推移导致视力丧失。在老年性黄斑变性（AMD）中，黄斑是视网膜中控制清晰、直视视力的部分，它受到损害，导致中央视野的视力丧失。目前，还没有治愈RP或AMD的方法。
偶然相遇：光电与生物医学的融合
乌多·罗默开始这项研究的原因是偶然遇到了一位生物医学专业的学生。
乌多·罗默表示：“我当时正在帮助我们生物医学学院的一名博士生进行处理，我们就他们小组正在进行的所有不同研究进行了一些有趣的讨论。我非常喜欢研究太阳能电池，但他们做的很多事情都非常有趣，听起来很未来。他的博士项目是用于神经刺激的太阳能电池，他给我看了一篇来自斯坦福大学帕兰克小组的研究论文，是关于使用硅太阳能电池植入视网膜的 —— 这可能是我读过的最迷人的论文之一，因为它听起来像科幻小说。”
起初，乌多·罗默对使用光伏电池恢复视力的先进研究感到厌烦，所以他把这个想法搁置一边。
乌多·罗默解释说：“但它一直萦绕在我的脑海里，因为它太棒了。几个月后，当我和我的导师讨论一个研究项目时，我们谈到了多结太阳能电池，这基本上是几个不同的太阳能电池堆叠在一起，以更好地利用全太阳光谱。在这一点上，我想，'也许堆叠太阳能电池可以解决帕兰克集团正在研究的设备的一个复杂问题。'”
太阳能电池的堆叠和材料的改变
正如乌多·罗默所看到的那样，帕兰克集团的问题可以通过堆叠太阳能电池，和改变设备中使用的半导体材料来克服。
这位工程师表示：“他们需要在每个像素中互连三个微小的硅太阳能电池，以将电压提高到足够高的值，从而可靠地刺激神经元。为了刺激神经元，你需要比从一个太阳能电池获得的电压更高的电压。如果你把感光体想象成像素，那么我们真的需要三个太阳能电池来产生足够的电压来发送到大脑。堆叠太阳能电池的作用与将它们互连完全相同。但是可能允许更小的像素，从而允许更高的分辨率。虽然我们不能轻易地堆叠硅太阳能电池，但这在某种程度上是用砷化镓等材料进行的。”
硅仍然是太阳能电池工业中最常用的半导体材料。其他材料，如砷化镓（GaAs）和磷化镓铟（GaInP）也被使用。虽然这些材料不像硅那么便宜，但它们的优点是它们的性质更容易调整。
经过“相当多的研究和一些计算”，乌多·罗默向澳大利亚研究委员会提交了发现早期职业研究员奖（DECRA）申请，并为该项目获得了资金。然后，它全速前进，以改进技术。
乌多·罗默表示：“这项技术已经进行了试验。但问题是，他们需要将电线插入眼睛，这是一个复杂的过程。”
另一种方法是使用附着在眼球上的微型太阳能电池板。这种面板自然是自供电和便携的，避免了电线进入眼睛的需要。
具有巨大潜力的概念验证
该技术目前处于概念验证阶段。下一步是将微小的太阳能电池转化为精确视觉所需的微小像素。
乌多·罗默说：“到目前为止，我们已经成功地在实验室中将两个太阳能电池放在一起，面积约为1平方厘米，并取得了一些不错的效果。”他预计，经过广泛的实验室测试和动物模型测试后，该设备的尺寸将约为2平方毫米，像素尺寸约为50微米。到那时，它应该已经准备好进行人体试验了，但这还需要一段时间。
乌多·罗默指出，该设备只有在激光照射下才能工作，而且患者只能看到相当低分辨率的黑白图像。
乌多·罗默说：“需要注意的一点是，即使有堆叠太阳能电池的效率，光靠阳光可能还不够强，无法与这些植入视网膜的太阳能电池一起工作。人们可能需要戴上某种护目镜或智能眼镜，它们与太阳能电池协同工作，能够将太阳信号放大到所需的强度，以可靠地刺激眼睛中的神经元。”
乌多·罗默最后表示：“这真的‘只是’一种医疗设备，可以帮助患有某些疾病的患者保留一些视力。我们离半机械人的应用还很远。”
如果朋友们喜欢，敬请关注“知新了了”！