संपादक का नोट: सबसे अधिक पहनने योग्य और implantable उपकरणों की बड़ी खामियों में से एक अभी भी उनकी बैटरी है। उनकी सीमित क्षमता उनके दीर्घकालिक उपयोग को सीमित करती है। अटलांटिक मासिक एक लेख को प्रकाशित करता है जिसमें वैज्ञानिक समझा रहे हैं कि वैज्ञानिक इस समस्या को सुलझाने की कोशिश कर रहे हैं। विभिन्न तरीकों के नुकसान। जिसमें पाईज़ो, ट्रॉबिइलेक्ट्रीसिटी, बायोइलेक्ट्रीसीटी इत्यादि शामिल हैं, लेकिन यह विचार एक समान है, जिससे कि उपकरण मेजबान शरीर से ऊर्जा प्राप्त कर सके।
पाइजोइलेक्ट्रिक स्पीकर
इसाईथ द बॉडीएक्लेक्ट्रिक में, कवि वॉल्ट व्हिटमैन ने 'सुंदर, जिज्ञासु, श्वास, हँसिंग बॉडी' की 'क्रिया और शक्ति' व्यक्त की। 150 से अधिक वर्षों के बाद, एमआईटी की सामग्री वैज्ञानिक, अभियंता कैन्ना · कैंडन दगड़ेविरेन और उनके सहयोगियों ने व्हिटमन की कविताओं को नया अर्थ दिया। उन्होंने एक ऐसी डिवाइस का आविष्कार किया जो दिल की धड़कन पर प्रतिक्रिया करके बिजली उत्पन्न कर सकती है।
इलेक्ट्रॉनिक तकनीक अब बहुत शक्तिशाली है। एक स्मार्ट फोन की कंप्यूटिंग पावर नासा ने 1 9 6 9 में चन्द्रमा पर लोगों के पहले समूह को रखा था, तो कंप्यूटिंग शक्ति से अधिक है। समय के साथ, तकनीक ने असाधारण प्रगति की है। लोग पहनना चाहते हैं जो भी शरीर में प्रत्यारोपित होते हैं, वे भी अधिक शक्तिशाली हो सकते हैं।
सबसे अधिक पहनने योग्य और implantable उपकरणों की बड़ी कमियों में से एक अभी भी उनकी बैटरी है। उनकी सीमित क्षमता उनके दीर्घकालिक उपयोग को सीमित करती है। जब पेसमेकर समाप्त हो जाता है, तो आखिरी चीज जो आप करना चाहते हैं वह बैटरी को बदल देती है। और एक रोगी पर कार्रवाई करने के लिए। इस समस्या का समाधान मानव शरीर के अंदर हो सकता है - क्योंकि यह ऊर्जा, रसायन विज्ञान, गर्मी और यांत्रिकी में समृद्ध है। इसने वैज्ञानिकों को मेजबान से उपकरण प्राप्त करने के विभिन्न तरीकों का अध्ययन करने के लिए प्रेरित किया ऊर्जा, डैडवेलेन और उनके सहयोगियों ने बायोमेडिकल इंजीनियरिंग की 2017 की वार्षिक समीक्षा में इसकी जानकारी दी।
4.8 वाट के शरीर से गर्मी, ऊपर; एक मानव हाथ गति 60 वाट के लिए लाया की ऊर्जा अगर आप केवल पेसमेकर को ध्यान में रखना उदाहरण के लिए, लोगों को जब धौंकनी की तरह आंदोलन ऊर्जा का 0.83 वाट उत्पादन कर सकते हैं साँस लेने में बनाते हैं। वाट आवश्यक 1/50000000 सात साल बनाए रखने के लिए, श्रवण यंत्र पांच दिनों के लिए हज़ारवां वाट बनाए रखने में सक्षम होने की जरूरत है सक्षम हो जाएगा, स्मार्टफोन एक वाट पांच घंटे बनाए रखने के लिए जब यह महत्व के बिना नहीं है सक्षम की आवश्यकता है।
अब, डेड जैक्स और दूसरों ऐसे पहनने योग्य या प्रत्यारोपण पशु मॉडल और मनुष्यों में उपकरण का परीक्षण करने के शरीर के अपने मशीनों के एक ऊर्जा स्रोत के रूप में इस्तेमाल किया जा करने के लिए डिज़ाइन कर रहे हैं। अधिक से अधिक शोधकर्ताओं।
एक ऊर्जा संग्रह रणनीति से संबंधित है कंपन, दबाव, और विद्युत ऊर्जा में अन्य यांत्रिक तनाव से ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए। इस प्रक्रिया को एक तथाकथित पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव, आम तौर पर एक माइक्रोफ़ोन और स्पीकर की पैदा करता है।
एक आम पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री titanate नेतृत्व zirconate, चिंता का अपने नेतृत्व सामग्री कारण है, यह मनुष्य के लिए भी विषाक्त हो सकता है। 'लेकिन संरचना के अपघटन से बाहर का नेतृत्व करते हैं, यह उन्हें 700 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करने के लिए आवश्यक है तापमान, 'डेड सर्किट गाइल्स कहा।' आप शरीर इस तरह के एक तापमान तक पहुँच कभी नहीं होगा रहे हैं। '
पीजईइलेक्ट्रिक प्रभाव का लाभ उठाने के लिए, डडविल्लेन और उनके सहयोगियों ने एक फ्लैट उपकरण विकसित किया है जो हृदय, फेफड़े और डायाफ्राम जैसे अंगों, मांसपेशियों पर लागू किया जा सकता है। ये उपकरण 'यंत्रवत् अदृश्य' हैं क्योंकि उनके यांत्रिक गुण ऐसे पदार्थों के समान होते हैं जिन पर वे टुकड़े टुकड़े कर रहे हैं, इसलिए वे व्यायाम के दौरान इन ऊतकों में बाधा नहीं करते हैं।
अब तक, यह उपकरण पशु, भेड़ और सूअरों पर परीक्षण किया गया है। सभी जानवरों का हृदय दिल के रूप में लगभग समान हृदय है। 'जब ये यंत्र यंत्रवत् रूप से मुड़ जाते हैं, तो वे सकारात्मक और नकारात्मक शुल्क, वोल्ट्स और धाराएं उत्पन्न करते हैं। - आप बैटरी को चार्ज करने के लिए इस ऊर्जा को इकट्ठा कर सकते हैं, 'डारडेवेलेन बताते हैं।' आप बैटरी का थका हुआ होने पर हर साठ-सात वर्षों के बजाय पेसमेकर जैसे बायोमेडिकल उपकरणों को चलाने के लिए इस्तेमाल कर सकते हैं। एक बार। '
वैज्ञानिक भी पहनने योग्य पीज़ोइलेक्ट्रिक ऊर्जा हार्वेस्टर विकसित कर सकते हैं जो जोड़ों जैसे घुटनों या कोहनी के साथ-साथ जूते, पैंट या अंडरवियर जैसे जोड़ों पर भी इस्तेमाल किया जा सकता है। इस तरह से, एक व्यक्ति अपने हाथों से चल सकता है या मोड़ सकता है इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए बिजली उत्पादन
जब एक पीजोइलेक्ट्रिक उपकरण को डिजाइन करने, लोगों को उपयोग करने के लिए नहीं चाहते हो सकता है सबसे जवाबी सहज सामग्री पैदा करने में अच्छा। उदाहरण के लिए, आप कर सकते हैं केवल एक ही 2% या उससे कम कुशल सामग्री एक 5% का चयन कर सकेंगे चाहते हैं, बजाय सामग्री विद्युत ऊर्जा में यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित, अगर यह अधिक बार रूपांतरण किया, 'यह अधिक शरीर लोड बढ़ाने के लिए, दे सकते हैं आप आप इसे थकान बनाने के लिए नहीं करना चाहते,' गाइल्स डेड कहा।
ऊर्जा के दोहन पर एक अलग तरह बिजली में शरीर गर्मी कन्वर्ट करने के लिए ताप विद्युत सामग्री का उपयोग करने के लिए है 'अपने दिल 40 मिलियन से अधिक बार एक साल,' कहा जाक डेड इन सभी के शरीर में गर्मी के रूप में ऊर्जा हैं बाहर आता है - यह संभावित ऊर्जा का एक समृद्ध स्रोत है जिसका उपयोग अन्य प्रयोजनों के लिए किया जा सकता है
थर्माइलेक्ट्रिक जनरेटर कुछ महत्वपूर्ण चुनौतियों का सामना करते हैं। वे तापमान के अंतर पर भरोसा करते हैं, लेकिन लोगों के शरीर आमतौर पर काफी स्थिर तापमान बनाए रखते हैं, जिसके परिणामस्वरूप तापमान में अंतर आम तौर पर बड़ी मात्रा में बिजली उत्पन्न करने के लिए पर्याप्त नहीं है। हालांकि, अगर शरीर निरंतर तापमान पर रखा जाता है, यह डिवाइस अपेक्षाकृत ठंडी हवा के संपर्क में है, जो कि समस्या नहीं है।
वैज्ञानिक, पहनने योग्य उपकरणों के लिए थर्माइलेक्ट्रिक उपकरणों की तलाश कर रहे हैं, जैसे घड़ियां पावर करना। सिद्धांत रूप में, शरीर से गर्मी, वायरलेस स्वास्थ्य पर नज़र रखता है, कॉक्लियर इन्फैंटर्स, और गहरी मस्तिष्क उत्तेजक शक्ति के लिए पर्याप्त शक्ति उत्पन्न कर सकती है। पार्किंसंस रोग जैसे रोगों का उपचार
वैज्ञानिकों ने भी सत्ता के पीछे इलेक्ट्रोस्टैटिक की दैनिक प्रभाव का लाभ लेने की कोशिश कर रहे डिवाइस। दो अलग-अलग सामग्री बार-बार एक दूसरे के साथ टकराने या एक सामग्री अन्य सामग्री की सतह से इलेक्ट्रॉनों चोरी की सतह, संचित प्रभारी, एक घटना के रूप में जाना रगड़ जब घर्षण बिजली। घर्षण बिजली की कुंजी लाभ, लगभग सभी सामग्री, चाहे प्राकृतिक या कृत्रिम, उसे बनाने के लिए, डिजाइन संभावनाओं उपकरणों की एक किस्म के साथ शोधकर्ताओं प्रदान करने में सक्षम हैं में से एक।
'घर्षण बिजली की अधिक मैं अध्ययन, और अधिक रोमांचक भी है, और अधिक अपने आवेदन, "रिपोर्ट के सह लेखक, नैनो विशेषज्ञ झोंग लिन प्रौद्योगिकी के जॉर्जिया इंस्टिट्यूट ऑफ वांग ने कहा।' मैं अपने आप को पहुँच में देख सकते हैं 20 साल नीचे हम इस के लिए प्रतिबद्ध किया गया है। '
त्रिकोणीय उपकरणों की सतह अलग है, और जो भी बिजली पैदा कर सकती है वह भी भिन्न होती है, इसलिए वैज्ञानिक विभिन्न रूपों और संरचनाओं के साथ प्रयोग कर रहे हैं। शोधकर्ताओं ने सूक्ष्म शहरी ब्लॉकों के समान क्यूबिक ग्रिड बनाये हैं, बांस के जंगलों के नैनोयर्स के समान। वेज झोंगलिन ने कहा कि इन सामग्रियों को न केवल 'खूबसूरत लग रहा है' बल्कि बहुत प्रभावी भी हैं। वे पिरामिड के साथ एक सतह को कवर करते हैं और फ्लैट पैनल की तुलना में 5 गुणा तक बिजली उत्पादन बढ़ा सकते हैं।
कार्डियक पेसमेकर, हृदय और अन्य बिजली की निगरानी श्वास और घर्षण प्रत्यारोपण उपकरण के आधार पर दिल की धड़कन चूहों, खरगोश और सूअरों में परीक्षण किया गया है। 'हम भी निरीक्षण कोशिका वृद्धि और विवो में प्रोत्साहित करने के लिए इस्तेमाल किया जा triboelectric कि क्या घाव भरने को बढ़ावा देने, "झोंग लिन वांग ने कहा।" इसके अलावा, हम घर्षण विद्युत तंत्रिका उत्तेजना प्रयोग, और अगर हम तंत्रिका विज्ञान कर सकते हैं योगदान को देखने के लिए शुरू कर दिया है। '
वांग झोंगलिन और उनके सहयोगियों ने भी त्रिकोणीय रूप से संचालित पहनने योग्य उपकरणों को डिजाइन किया है.उदाहरण के लिए, उन्होंने एक त्रिकोणीय कपड़ा का निर्माण किया है जिसका उपयोग लिथियम आयन बैटरी वाले लचीला बेल्ट को चार्ज करने के लिए किया जा सकता है। यह एक पहनने योग्य धड़कन वाली डिवाइस को शक्ति दे सकता है। उपकरण ब्लूटूथ तकनीक का इस्तेमाल स्मार्टफोन में अपने डेटा को बेतरती ढंग से प्रसारित करने के लिए करता है। 'वैंग झोंगलिन ने कहा,' मानवीय आंदोलन की यांत्रिक ऊर्जा हमारे कपड़े के माध्यम से बिजली में परिवर्तित की जा सकती है। '
एक और रणनीति डिवाइस पर निर्भर करता जैव ईंधन सेल कहा जाता है, और एक एंजाइम ईंधन अणुओं से डिवाइस शरीर (जैसे, रक्त में ग्लूकोज) रासायनिक प्रतिक्रिया के बीच बिजली या शरीर से मुक्त हो ईंधन अणुओं से (उदाहरण के लिए पसीना उत्पन्न करने के लिए स्रावित लैक्टेट) बिजली उत्पन्न करने, उदाहरण के लिए, एक एंजाइम एक कवक Phanerochaetesordida cellobiose डिहाइड्रोजनेज से प्राप्त चीनी और केवल नैनोमीटर (एक मीटर के billionths के अपघटन का पालन किया जा सकता है) पर विस्तृत ट्यूब वर्तमान कार्बन उत्पन्न होता है।
उदाहरण के लिए, वैज्ञानिकों के कई समूहों ने पता लगाया है कि ग्लूकोज ऑक्सीडेज प्रयोगशाला की चूहों में प्रत्यारोपित जैव ईंधन कोशिकाओं में बिजली पैदा कर सकते हैं, लेकिन यह एंजाइम भी हाइड्रोजन पेरोक्साइड पैदा करता है, एक आम ब्लीच। यह प्रदर्शन खराब कर सकता है, और लंबे समय में यह शरीर के लिए भी हानिकारक है।
प्रयोगात्मक जैव ईंधन कोशिकाओं में उपयोग के लिए कार्बन नैनोट्यूब के इलेक्ट्रॉन माइक्रोग्राफ स्कैनिंग, जो मानव शरीर से विद्युत ऊर्जा उत्पन्न करते हैं। ट्यूबों को एंजाइमों से ढक दिया जाता है जो प्राकृतिक ईंधन का इलाज करते हैं, जैसे पसीना में लैक्टेट या रक्त में ग्लूकोज। वे विद्युत सक्रिय हैं। , और एंजाइम बयान के लिए एक व्यापक सतह क्षेत्र प्रदान करते हैं, जिससे किसी दिए गए मात्रा से अधिक बिजली उत्पन्न हो सकती है।
फ्रांसीसी वैज्ञानिकों ने एक जैव-ईंधन सेल विकसित किया है, इस सेल एक एंजाइम के साथ लेपित कार्बन नैनोट्यूब के लिए बनाया गया था, केवल लगभग आधा चम्मच, चूहों में की मात्रा, यह पर्याप्त बिजली ग्लूकोज से एक एलईडी उत्पन्न कर सकते हैं, शक्ति या डिजिटल थर्मामीटर। प्रयोगों भी पता चलता है कि बुना हुआ हेडबैंड और कपड़े जैव ईंधन सेल wristbands आसानी से पर्याप्त बिजली एसिड पसीने से रासायनिक प्रतिक्रिया से, घड़ी शक्ति उत्पन्न कर सकते हैं।
जैक्स डेड ज्ञान के अनुसार, इन उपकरणों वर्तमान में सूचीबद्ध हैं नहीं है, लेकिन वह यह है कि बिक्री 10 साल से कम हो सकता है उम्मीद है। भविष्य में, ऊर्जा संचयन डिवाइस अधिक फिट शरीर हो सकता है। डेड सर्किट गाइल्स और उनके सहयोगियों वे अपने डिवाइस के घुलनशील संस्करण का भी अध्ययन कर रहे हैं।
'कल्पना कीजिए,' उसने कहा, 'अपने शरीर में एक उपकरण लगाओ, यह एक समय के लिए काम करता है, यह आपके शरीर के तरल पदार्थ में आणविक स्तर तक टूट जाएगा। आप इसे अपनी छाती को काटने के बिना ले जा सकते हैं: हम उपयोग कर सकते हैं बायोडिग्रेडेबल सामग्री, जैसे कि रेशम और जिंक आक्साइड, जो समय के साथ नीचा हो सकता है।