การออกกำลังกายอุปกรณ์สวมใส่อุปกรณ์เหงื่อและไฟฟ้า
สารบัญ:
- ในขณะที่ต้องใช้การวิจัยเพิ่มเติมแพทช์นี้แสดงให้เห็นถึงการพัฒนาที่สำคัญในด้านของเซลล์เชื้อเพลิงชีวภาพสวมใส่ได้
- ในการพัฒนาอุปกรณ์เช่นนี้การทำงานเป็นทีมสหวิทยาการเป็นเรื่องสำคัญ
เกิดอะไรขึ้นถ้าคุณสามารถใช้ร่างกายมนุษย์เพื่อขับเคลื่อนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์?
กลุ่มนักวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยแห่งแคลิฟอร์เนียซานดิเอโก (UCSD) กำลังทำอย่างนั้น
AdvertisementAdvertisementในบทความที่ตีพิมพ์ในวารสาร Energy & Environmental Science ผู้เขียนได้รายงานการประดิษฐ์แพทช์ผิวหนังแบบยืดหยุ่นซึ่งสร้างกระแสไฟฟ้าจากเหงื่อของมนุษย์
ตอนนี้เป็นเพื่อนปริญญาเอกที่ Northwestern University เมื่อเร็ว ๆ นี้ Bandodkar เพิ่งจบปริญญาเอกด้าน nanoengineering ที่ UCSDการโฆษณา
"การให้นมแม่กับเหงื่อถูกใช้โดยแพทช์นี้ซึ่งจะสร้างกระแสไฟฟ้าที่สามารถนำมาใช้สำหรับการเปิดเครื่องอุปกรณ์ทางการแพทย์อื่น ๆ " เขากล่าวAdvertisementAdvertisement
นั่นแสดงถึงความหนาแน่นสูงสุดของพลังงานที่บันทึกไว้สำหรับเซลล์เชื้อเพลิงชีวภาพสวมใส่ได้ อันที่จริงแล้วมีประสิทธิภาพมากกว่าอุปกรณ์ที่ผ่านมาเกือบ 10 เท่าจนถึงตอนนี้นักพัฒนาซอฟต์แวร์ได้ใช้แพทช์เพื่อเปิดใช้งานไดโอดเปล่งแสง (LED) และวิทยุแบบบลูทู ธ พลังงานต่ำ (BLE)
"ตอนนี้เรามีเซ็นเซอร์และระบบสวมใส่ที่ต้องการแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ และหลายครั้งน้ำหนักของแบตเตอรี่จะสูงกว่าน้ำหนักของอุปกรณ์จริงๆ "Bandodkar อธิบาย "แต่สิ่งที่คุณมีกับแพทช์นี้คือระบบการเก็บเกี่ยวพลังงานในร่างกายซึ่งสามารถสร้างกระแสไฟฟ้าจากร่างกายของคุณและใช้เพื่อเปิดเครื่องอื่น ๆ ที่สวมใส่ได้ "
โดยการขจัดความจำเป็นในการใช้แบตเตอรี่ก้อนใหญ่เซลล์เชื้อเพลิงชีวภาพที่สวมใส่ได้อาจช่วยให้ผู้เชี่ยวชาญพัฒนาอุปกรณ์ทางการแพทย์ขนาดเล็กและเบากว่าที่สามารถสวมใส่ลงบนร่างกายและขับเคลื่อนด้วยได้เช่นกัน
AdvertisementAdvertisement
อ่านเพิ่มเติม: ความเสี่ยงที่อุปกรณ์ทางการแพทย์ส่วนบุคคลกับแฮกเกอร์คืออะไร? >ยืดตัวได้มากพอสำหรับผิว
ในขณะที่ต้องใช้การวิจัยเพิ่มเติมแพทช์นี้แสดงให้เห็นถึงการพัฒนาที่สำคัญในด้านของเซลล์เชื้อเพลิงชีวภาพสวมใส่ได้
นอกเหนือจากการแสดงความหนาแน่นพลังงานสูงแล้วยังมีความยืดหยุ่นเพียงพอที่จะปรับตัวเข้ากับร่างกายมนุษย์
โฆษณา
"เพื่อที่จะสร้างอุปกรณ์ที่สวมใส่ได้เราต้องทำให้เกิดความยืดหยุ่นหรือยืดหยุ่นได้" Yue Gu ซึ่งเป็นผู้ร่วมเขียนบทความและนักศึกษาระดับปริญญาเอกปีที่สองของ UCSD กล่าวกับ Healthlineไม่เช่นนั้นอุปกรณ์จะแตกสลายภายใต้ความเครียดจากการเคลื่อนที่
AdvertisementAdvertisement
เพื่อสร้างอุปกรณ์ที่มีความยืดหยุ่นนักวิจัยได้จัดโครงสร้างแบบคาร์บอนนาโนคาร์บอน 3 มิติแบบแข็งไว้ในรูปแบบ "island-bridge" ที่ยืดหยุ่นได้ในการออกแบบนี้เกาะที่เชื่อมต่ออย่างแน่นหนาเชื่อมต่อโดยสะพานคดเคี้ยว
เมื่อมีการเคลื่อนย้ายสะพานจะคลายตัวและเปลี่ยนรูป
โฆษณา
ช่วยให้สะพานสามารถรองรับความเครียดได้ขณะที่ จำกัด ความเครียดบนเกาะ"เราสามารถนำวัสดุชีวภาพที่ใช้งานอยู่จำนวนมากเข้าด้วยกันในโครงสร้างนาโนคาร์บอน 3 มิตินี้" Bandodkar อธิบาย "จากนั้นเราก็สามารถที่จะนำโครงสร้างที่แข็งเหล่านี้ไปไว้บนเกาะต่างๆ ดังนั้นแม้เมื่อเรายืดมันไม่มีการยืดได้รับการฝึกฝนโดยโครงสร้างเหล่านี้ "
AdvertisementAdvertisement
" นี่เป็นวิธีที่เราสามารถรักษาความหนาแน่นของกำลังไฟสูงได้ขณะที่ยังคงมีสมบัติที่ยืดหยุ่นได้ "Bandodkar กล่าวเสริมนวัตกรรมใหม่นี้ช่วยให้นักวิจัยสามารถสร้างเซลล์เชื้อเพลิงชีวภาพสวมใส่ได้ซึ่งสามารถสร้างพลังงานได้อย่างมั่นคงเป็นเวลาสองวันแม้จะยืดเยื้อไปก็ตาม
ตาม Gu เป็นอุปกรณ์แรกที่รวมเซลล์เชื้อเพลิงชีวภาพเข้ากับการออกแบบสะพานเกาะ
อ่านเพิ่มเติม: ผู้บริโภคชอบเทคโนโลยีเครื่องแต่งตัวโดยกังวลเกี่ยวกับความปลอดภัยของข้อมูล
การทำงานร่วมกันเป็นสิ่งสำคัญ
ในการพัฒนาอุปกรณ์เช่นนี้การทำงานเป็นทีมสหวิทยาการเป็นเรื่องสำคัญ
สมาชิกจากกลุ่มวิจัยที่แตกต่างกันสามแห่งที่ UCSD เข้าร่วมโครงการนี้รวมถึงกลุ่มที่นำโดยผู้เขียนร่วม Joseph Wang, PhD; Sheng Xu ปริญญาเอก; และแพทริค Mercier ปริญญาเอก
"กลุ่มของ Professor Wang มีความเชี่ยวชาญในการผลิตชิ้นส่วนที่ใช้งานของเซลล์เชื้อเพลิงชีวภาพ" Bandodkar อธิบาย กลุ่มของ Professor Xu มีความชำนาญในการทำให้โครงสร้างสะพานเกาะที่นุ่มและยืดหยุ่น และกลุ่มของ Professor Mercier มีประสบการณ์ในด้านอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้พลังงานต่ำ "
ในอดีตนักวิจัยจากกลุ่มเหล่านี้เคยทำงานเกี่ยวกับเทคโนโลยีสวมใส่อื่น ๆ
ตัวอย่างเช่น Bandodkar Wang และเพื่อนร่วมงานได้พัฒนาเซ็นเซอร์แบบรอยสักที่ออกแบบมาเพื่อตรวจสอบระดับอิเล็กโทรไลต์และน้ำตาลในเลือด
ตอนนี้พวกเขาสนใจที่จะเรียนรู้ว่าสามารถใช้แพทช์เซลล์ผิวหนังของเชื้อเพลิงชีวภาพเพื่อใช้กับเซ็นเซอร์ดังกล่าวได้หรือไม่
"เมื่อเรากำลังทำงานกับสิ่งเหล่านี้แบตเตอรี่ก็เป็นปัญหาเสมอ" Bandodkar กล่าว ตอนนี้สิ่งที่เราต้องการทำคือการใช้เซลล์เชื้อเพลิงชีวภาพเหล่านี้เพื่อกระตุ้นเซ็นเซอร์เคมี นั่นคือสิ่งที่เราอยู่ในระหว่างการสำรวจ "
ด้วยการทำงานร่วมกันแบบสหวิทยาการผู้สร้างแพทช์ผิวหนังของเซลล์เชื้อเพลิงชีวภาพกำลังช่วยผลักดันด้านเซ็นเซอร์และระบบสุขภาพที่สวมใส่ได้
