Träning, bärbara enheter, svett och el
Innehållsförteckning:
Vad händer om du kan använda människokroppen för att driva elektroniska apparater?
En grupp vetenskapsmän vid University of California San Diego (UCSD) gör just det.
AnnonsAdvertisementI en artikel som publicerades i tidskriften Energy & Environmental Science rapporterade författarna sin senaste uppfinning av en flexibel hudplåster som genererar el från mänsklig svett.
"Det är som ett batteri, men kraften genereras av en kemikalie som kallas laktat," sa Amay Bandodkar, första författare av papperet, Healthline.
Nu en doktorand vid Nordvästuniversitetet, avslutade Bandodkar nyligen doktorsexamen i nanoengineering vid UCSD.
Annons"Laktat i svett används i grunden av denna lapp som genererar el som kan användas för att driva andra medicinska enheter", sa han.
Plåstret uppvisar en öppen kretsspänning på 0,5 volt och en effektdensitet på nästan 1,2 milliwatt per centimeter.
AnnonsAdvertisementDet representerar den högsta effektdensiteten som hittills registrerats för en bärbar biobränslecell. Det är faktiskt nästan 10 gånger kraftigare än tidigare enheter.
Så länge har utvecklarna använt plåstret för att driva en lysdiod (LED) och en Bluetooth Low Energy (BLE) -radio.
I framtiden tror de att det kan användas för att driva sensorer som är utformade för att övervaka användarens hälsa och träning.
"Just nu har vi alla dessa bärbara sensorer och system som kräver skrymmande batterier. Och många gånger är vikten på batteriet mycket högre än vikten av den aktuella enheten, "förklarar Bandodkar. "Men vad du har med denna plåstret är ett system för energiavverkning, vilket kan generera el från din kropp och använda den för att driva andra bärbara system. "
Genom att eliminera behovet av skrymmande batterier kan bärbara biobränsleceller hjälpa experter att utveckla mindre och lättare medicinska apparater som kan bäras på kroppen och drivs av det också.
AnnonsAdvertisementLäs mer: Hur sårbara är personliga medicinsk utrustning till hackare? »
Sträckbar nog för hud
Medan mer forskning behövs, representerar denna patch en betydande utveckling inom bärbara biobränsleceller.
Förutom att uppvisa hög effektdensitet är den också tillräckligt flexibel för att överensstämma med människokroppen.
Annons"För att göra en bärbar enhet måste vi göra det väldigt flexibelt eller till och med töjbart", sa Yue Gu, medförfattare av papperet och doktorand vid UCSD, på Healthline.
Annars skulle enheten bryta under belastningsbelastningen.
AnnonsAdvertisementFör att skapa en flexibel enhet, arrangerade forskarna styva 3-D-kolnanorörsstrukturer i en sträckbar "island-bridge" -konfiguration.
I denna design är fasta bondade öar anslutna med snedställda broar.
När de utsätts för rörelse, spänner broarna och deformeras.
AnnonsDetta gör det möjligt för broarna att rymma stress, samtidigt som de begränsar öarna.
"Vi kunde integrera många aktiva biobränslecellsmaterial i dessa 3-D-kolnanorörstrukturer," förklarar Bandodkar. "Då kunde vi ställa dessa styva strukturer ovanpå dessa isolerade öar. Så även när vi sträckte det, upplevdes ingen av sträckorna av dessa strukturer. "
AnnonsAdvertisement" Så har vi kunnat behålla hög effektdensitet, samtidigt som de mjuka dragbara egenskaperna har införlivats, "tillade Bandodkar.
Detta innovativa tillvägagångssätt gjorde det möjligt för forskarna att skapa en bärbar biobränslecell som kan generera stabil kraft i två dagar, trots upprepad sträckning.
Enligt Gu är det den första enheten som integrerar en biobränslecell i ön-brokonstruktionen.
Läs mer: Konsumenter som bärbar teknik genom att oroa sig för datasäkerhet »
Samarbetet är viktigt
För att utveckla en sådan enhet är tvärvetenskaplig samverkan kritisk.
Medlemmar från tre olika forskargrupper vid UCSD var inblandade i detta projekt, inklusive grupper ledda av medförfattare Joseph Wang, PhD; Sheng Xu, PhD; och Patrick Mercier, PhD.
"Professor Wangs grupp har kompetens för att göra biobränslecellerna aktiva komponenter", förklaras Bandodkar. "Professor Xu grupp har expertis för att göra dessa mjuka, töjbara öbrobyggnader. Och professor Merciers grupp har erfarenhet av lågenergielektronik. "
Tidigare har forskare från dessa grupper också arbetat med annan bärbar teknik.
Till exempel har Bandodkar, Wang och kollegor tidigare utvecklat tatueringsliknande sensorer avsedda att övervaka elektrolyt- och glukosnivåer.
De är nu intresserade av att lära sig om biobränslecellens hudplåster kan användas för att driva sådana sensorer.
"När vi arbetade på sådana sorters saker är batteriet alltid ett problem," sa Bandodkar. "Nu, vad vi vill göra är att använda dessa biobränsleceller för att driva kemiska sensorer. Det är något som vi håller på med att utforska. "
Genom sitt tvärvetenskapliga samarbete bidrar skaparna av biobränslecellens hudplåster till att driva på bärbara hälsosensorer och system framåt.
