التمارين والأجهزة القابلة للارتداء والعرق والكهرباء
جدول المحتويات:
ماذا لو استطعت استخدام جسم الإنسان لتشغيل الأجهزة الإلكترونية؟
مجموعة من العلماء في جامعة كاليفورنيا سان دييغو (أوسسد) يفعلون ذلك تماما.
أدفرتيسيمنت أدفرتيسيمنتفي مقال نشر في مجلة الطاقة والعلوم البيئية، أفاد المؤلفون عن اختراعهم الأخير لتصحيح الجلد المرن الذي يولد الكهرباء من العرق البشري.
>"أماي باندودكار، أول مؤلف للورقة، قال ل" هيلث لاين ":" إنها بطارية مثل الطاقة، لكن الطاقة تنتج عن مادة كيميائية تسمى اللاكتات.
الآن، وهو زميل ما بعد الدكتوراه في جامعة نورث وسترن، أكمل باندودكار مؤخرا درجة الدكتوراه في الهندسة النانوية في جامعة كاليفورنيا.
أدفرتيسيمنت"لاكتات في العرق تستهلك أساسا من هذا التصحيح، الذي يولد الكهرباء التي يمكن استخدامها لتشغيل الأجهزة الطبية الأخرى"، وقال.
التصحيح يعرض جهد الدائرة المفتوحة 0. 5 فولت، وكثافة الطاقة ما يقرب من 1. 2 ملي واط سنتيمتر مربع.
أدفرتيسيمنتادفرتيسيمنتوهذا يمثل أعلى كثافة طاقة سجلت حتى الآن لخلايا الوقود الحيوي القابلة للارتداء. في الواقع، انها ما يقرب من 10 مرات أقوى من الأجهزة السابقة.
حتى الآن، وقد استخدمت المطورين التصحيح إلى السلطة الصمام الثنائي الباعث للضوء (ليد) وبلوتوث منخفضة الطاقة (بلي) الراديو.
في المستقبل، يعتقدون أنها يمكن أن تستخدم لتوليد أجهزة الاستشعار المصممة لمراقبة صحة مرتديها واللياقة البدنية.
"الآن لدينا كل هذه أجهزة الاستشعار التي يمكن ارتداؤها والأنظمة التي تتطلب بطاريات ضخمة. ومرات عديدة، وزن البطارية هو أعلى بكثير من وزن الجهاز الفعلي "، وأوضح باندودكار. "ولكن ما لديك مع هذا التصحيح هو نظام حصاد الطاقة على الجسم، والتي يمكن أن تولد الكهرباء من جسمك واستخدامها لتشغيل أنظمة يمكن ارتداؤها أخرى. "
من خلال القضاء على الحاجة إلى بطاريات ضخمة، يمكن لخلايا الوقود الحيوي القابلة للارتداء مساعدة الخبراء على تطوير أجهزة طبية أصغر وأخف وزنا يمكن ارتداؤها على الجسم، ومدعوم من ذلك أيضا.
أدفرتيسيمنتادفرتيسيمنتاقرأ المزيد: ما مدى ضعف الأجهزة الطبية الشخصية للقراصنة؟ »
لمط ما يكفي للبشرة
في حين أن هناك حاجة إلى مزيد من البحوث، وهذا التصحيح يمثل تطورا كبيرا في مجال خلايا الوقود الحيوي يمكن ارتداؤها.
بالإضافة إلى عرض كثافة عالية الطاقة، كما أنها مرنة بما فيه الكفاية لتتوافق مع جسم الإنسان.
أدفرتيسيمنت"من أجل جعل جهاز يمكن ارتداؤها، علينا أن نجعلها مرنة جدا أو حتى لمط،" وقال يو قوه، المشارك في تأليف ورقة وطالبة في السنة الثانية دكتوراه في جامعة كاليفورنيا، هيلثلين.
وإلا، فإن الجهاز كسر تحت سلالة الحركة.
أدفرتيسيمنتادفرتيسيمنتلإنشاء جهاز مرن، رتب الباحثون هياكل أنابيب الكربون الصلبة ثلاثية الأبعاد في شكل "جسر الجسر" القابل للتمدد.
في هذا التصميم، ترتبط الجزر المستعبدة بشدة بجسور اعوج.
عندما يتعرضون للحركة، الجسور الاسترخاء وتشوه.
إعلانهذا يسمح للجسور لاستيعاب الإجهاد، مع الحد من الضغط على الجزر.
"لقد كنا قادرين على دمج الكثير من مواد الخلايا الحيوية النشطة في هذه الهياكل ثلاثية الكربون النانوية الكربونية"، وأوضح باندودكار. "ثم تمكنا من وضع هذه الهياكل الصارمة على رأس هذه الجزر المعزولة. لذلك حتى عندما كنا امتدت، لم تشهد أي من هذه التمدد من قبل هذه الهياكل. "
أدفرتيسيمنتادفرتيسيمنت" هذه هي الطريقة التي تمكنا من الحفاظ على كثافة عالية الطاقة، في حين لا تزال لديها خصائص لينة ناعمة أدرجت "، وأضاف باندودكار.
وقد مكن هذا النهج المبتكر الباحثين من إنشاء خلية وقود حيوي يمكن ارتداؤها يمكن أن تولد قوة مستقرة لمدة يومين، على الرغم من التمدد المتكرر.
وفقا ل غو، انها أول جهاز يدمج خلية الوقود الحيوي في تصميم جسر الجسر.
اقرأ المزيد: المستهلكون مثل تقنية يمكن ارتداؤها بالقلق حول أمن البيانات »
التعاون هو مفتاح
لتطوير جهاز من هذا القبيل، والعمل الجماعي متعدد التخصصات أمر بالغ الأهمية.
وشارك في هذا المشروع أعضاء من ثلاث مجموعات بحثية مختلفة في جامعة أوسسد، بما في ذلك مجموعات بقيادة المؤلفين المشاركين جوزيف وانغ، دكتوراه؛ شنغ شو، دكتوراه. وباتريك ميرسير، دكتوراه.
"مجموعة البروفيسور وانغ لديها خبرة في صنع مكونات الخلية الحيوية الوقود النشط"، وأوضح باندودكار. "مجموعة البروفسور شو لديها خبرة في جعل هذه الهياكل لينة، جسر الجزيرة قابلة للتمدد. ومجموعة البروفيسور ميرسييه لديها خبرة في الالكترونيات منخفضة الطاقة. "
في الماضي، عمل الباحثون من هذه المجموعات أيضا على تقنيات أخرى يمكن ارتداؤها.
على سبيل المثال، باندودكار، وانغ، وزملاؤه وضعت سابقا أجهزة الاستشعار مثل الوشم تهدف إلى رصد بالكهرباء ومستويات الجلوكوز.
انهم مهتمون الآن بالتعلم إذا كان يمكن استخدام التصحيح الجلد خلية الوقود الحيوي لتشغيل هذه أجهزة الاستشعار.
"عندما كنا نعمل على هذا النوع من الأشياء، البطارية هي دائما مشكلة"، وقال باندودكار. "الآن، ما نريد القيام به هو استخدام خلايا الوقود الحيوي هذه لتزويد أجهزة الاستشعار الكيميائية. وهذا شيء نحن بصدد استكشافه. "
من خلال تعاونهم المتعدد التخصصات، يساعد منشئو خلية جلد الوقود الحيوي على دفع مجال أجهزة الاستشعار الصحية القابلة للارتداء والأنظمة إلى الأمام.
