生化電子義眼即將問世 關鍵來自微型太陽能板

在科幻電影中的生化電子眼，可能在不久後實現。(圖/memory-alpha.fandom)

與傳統假肢只有外觀不同，「仿生學科技」(Biomimicry)是利用電子技術實現類似實際功能的替代器官。目前聽力的部分已實現「人工耳蝸」，這是一種透過手術植入內耳的小型電子設備，可以刺激聽覺神經，直接向大腦提供聲音訊號，從而改善聽力。 那麼，眼睛也可以嗎? 科學家相信，真正有功能的生化電子義眼可能不在久後就問世。

我們的眼睛就像照相機，其中擔任「底片」的部分，是眼睛底部的視網膜，當光線照射到眼睛後部的視網膜時，視網膜上的感光細胞將其轉換爲電子訊號。這些訊號通過視神經傳輸到大腦，並在大腦中轉化爲我們看到的視力。

然而，不知爲何，我們的眼睛具有先天上的缺陷，視網膜與感光細胞容易失去作用，包括視網膜剝離、黃斑部病變，青光眼等等，都因各種原因使感光細胞凋零，最終無法視物。

科學家思考，是否可以在眼睛底部植入人工感光器來取代受損的感光細胞，感光器產生的電壓脈衝刺激視神經，使人們能夠看到微小的點。這就是人工視網膜的想法。利用愈來愈高級的感光元件晶片(CCD)做爲生化電子眼的基礎，它提供高解析度的電訊號。但這有一個關鍵問題：它們需要供電。

新南威爾斯大學(UNSW)有了新的研究方向，利用微型太陽能光電板來爲生化電子眼供電。

主要研究員羅默(Udo Römer)表示，他開始這項研究的原因，是一次與生物醫學學生的交流，他說：「我的專業是太陽能光電板，有一回，我與我們學校的生物醫學院博士生進行跨科系交流，他告訴我他的博士計劃是利用太陽能光電創造人工神經訊號，他向我說明史丹佛大學帕蘭克教授(Daniel Palanke)的研究論文，關於使用矽太陽能光電植入視網膜的可能，這是我讀過的最科幻的論文之一，它根本就像科幻小說。」

之後，羅默與他的導師討論研究計劃時，提到「多層太陽能電池」，也就是將幾種不同的太陽能電池堆疊在一起，以更好地利用完整的太陽光譜。這時，我靈機一動，「也許多層太陽能電池，就可以解決帕蘭克教授的研究瓶頸」

他進一步解釋，太陽能板本身就是一種吸收光線產生電訊號的設備，所以從本質上來說，它與感光元件的原理是差不多的，只是功能更單純。「他們需要在每個像素中互連三個微型矽質太陽能電池，以將電壓增加到足以刺激神經元的訊號值」

他說：「雖然我們不能輕易地堆疊矽太陽能電池，因爲它不透光，但是新的半導體材料，比如砷化鎵(GaAs)或是磷化鎵銦 (GaInP)就不錯。雖然它們不像矽那麼便宜，但更容易調整。」

羅默在完成研究計劃後，向澳洲研究委員會提出「潛力研究獎」（DECRA）申請，獲得了該計劃的資金。

該技術目前處於概念驗證階段。下一步是將微小的太陽能電池轉變爲精確視覺所需的微小像素。

羅莫說：「到目前爲止，我們已經成功地將兩個1平方公分的薄型太陽能電池疊放，並取得了一些良好的效果。當然這個尺寸還是太大，放不進眼睛裡，所以末來的目標是2平方公釐，像素尺寸約爲 50 微米。

目前該設備的感光效果還不夠，只有靠雷射照射時才能運作，也只能出現解析度相當低的黑白影像。

羅莫說：「爲了增加功率，我們也在設計輔助智慧眼鏡，它們有更大的感光效果，可以與生化電子眼協同工作，將光線訊號放大到刺激眼睛神經元所需的強度。」