Nota do editor: Uma das principais desvantagens da maioria dos dispositivos portáteis e implantáveis ainda são suas baterias, e sua capacidade limitada limita seu uso a longo prazo, publicando na Atlantic Monthly um artigo explicando que os cientistas estão tentando resolver esse problema. Desvantagens de vários métodos, incluindo piezo, triboelectricity, bioeletricidade, etc, mas a idéia é a mesma, de modo que o equipamento para obter energia do corpo do hospedeiro.
Alto-falante piezoelétrico.
Em "ISingtheBodyElectric", o poeta Walt Whitman (waltwhitman) para expressar a 'bonito, curioso, respiração, carne rindo' da 'ação e força'. Depois de 150 anos, a materiais MIT cientista, engenheiro Fabio · Dadeweilun (CananDagdeviren) e seus colegas a poesia de Whitman dá um novo significado, eles inventaram um dispositivo, você pode reagir ao coração batendo e geração torcida.
tecnologia eletrônica é agora muito forte, um telefone esperto computação poder poder de computação do que a NASA em 1969, quando as primeiras pessoas na Lua tem. Com o tempo, a tecnologia tem feito progressos notáveis, as pessoas querem usar até mesmo o corpo para o dispositivo implantado no corpo pode se tornar mais e mais poderosos.
Uma das principais desvantagens da maioria dos dispositivos portáteis e implantáveis ainda são suas baterias, e sua capacidade limitada limita seu uso a longo prazo.Quando o marca-passo está esgotado, a última coisa que você quer fazer é substituir a bateria. E para executar uma operação em um paciente.A solução para este problema pode estar dentro do corpo humano porque é rico em energia, química, calor e mecânica.Isso levou os cientistas a estudar uma variedade de métodos para obter equipamentos do hospedeiro Energy, Daddwellen e seus colegas detalharam isso na Revisão Anual de 2017 da Engenharia Biomédica.
Por exemplo, as pessoas fazem quando a respiração de fole movimento pode produzir 0,83 watts de energia; o calor do corpo, até 4,8 watts, energia de um movimento do braço humano trouxe até 60 watts se você levar em conta apenas o pacemaker. watts será capaz de manter os necessários 1/50000000 sete anos, aparelhos auditivos precisam ser capazes de manter milésimo watts durante cinco dias, smartphone requer um watt capaz de manter cinco horas quando não é sem significado.
Agora, Dade Jacques e outros são projetados para ser usado como uma fonte de energia de máquinas próprias do corpo. Mais e mais pesquisadores para testar equipamentos, tais wearable ou implantável em modelos animais e seres humanos.
Uma estratégia de coleta de energia envolve a conversão de energia de vibrações, pressões e outras tensões mecânicas em energia elétrica, método que produz os chamados efeitos piezoelétricos, normalmente usados para alto-falantes e microfones.
Um material piezoelétrico comumente usado é o titanato de zirconato de chumbo, cujo teor de chumbo gera preocupações de que pode ser muito tóxico para os seres humanos. ”Mas se você quiser decompor-se da estrutura, deve aquecê-los acima de 700 graus Celsius. A temperatura ", disse Daddwillon." Você nunca alcançará essa temperatura em seu corpo.
Para tirar proveito do efeito piezoelétrico, Dade Circuito Gilles e seus colegas desenvolveram um dispositivo plana pode ser anexado para o coração, pulmões e diafragma e outros órgãos e músculos. Estes dispositivos são 'máquina invisível' porque eles propriedades mecânicas semelhantes às do material de que eles são empilhados, eles não impedem o movimento destes organismos.
Até agora, este dispositivo foi testado em bovinos, ovinos e suínos.Todos os animais têm aproximadamente o mesmo coração que o coração humano.Quando estes dispositivos são mecanicamente torcidos, eles geram cargas, tensões e correntes positivas e negativas. - Você pode coletar essa energia para carregar a bateria ", explicou Dadvenen." Você pode usá-los para executar um dispositivo biomédico como um marca-passo em vez de trocar a cada seis ou sete anos quando a bateria está esgotada. Uma vez.
Os cientistas também estão desenvolvendo colheitadeiras de energia piezoelétrica vestíveis que podem ser usadas em articulações como joelhos ou cotovelos, bem como em sapatos, calças ou roupas íntimas, assim, uma pessoa pode andar ou dobrar o braço. Geração de energia para dispositivos eletrônicos.
Ao projetar um dispositivo piezoelétrico, as pessoas podem não querer usar o mais contra-intuitiva bom em materiais geradoras. Por exemplo, você só pode querer um material apenas 2% ou menos eficiente, em vez de ser capaz de selecionar a 5% materiais de converter a energia mecânica em energia elétrica, se converte mais 'ele pode dar mais corpo para aumentar a carga, você não quer que você faça isso fadiga,' Gilles disse Dade.
Um tipo diferente de captação de energia é a utilização de materiais termoelétricos para converter o calor do corpo em eletricidade 'seu coração mais de 40 milhões de vezes por ano', disse Jacques Dade Todos estes são de energia na forma de calor no corpo sai - esta É uma rica fonte de energia potencial que pode ser usada para outros fins.
Os geradores termoelétricos enfrentam alguns desafios importantes: eles dependem das diferenças de temperatura, mas o corpo normalmente mantém uma temperatura constante, então a diferença de temperatura resultante normalmente não é suficiente para gerar muita eletricidade, mas se o corpo for mantido a uma temperatura constante O dispositivo também é exposto a ar relativamente frio, o que não é um problema.
Os cientistas estão explorando dispositivos termoelétricos para dispositivos vestíveis, como o acionamento de relógios, em princípio, o calor do corpo pode gerar energia suficiente para alimentar monitores de saúde sem fio, implantadores cocleares e estimuladores cerebrais profundos. Tratamento de doenças como a doença de Parkinson.
Os cientistas também tentam usar os efeitos da eletricidade estática do dia-a-dia para energizar o dispositivo.Quando dois materiais diferentes repetidamente colidem ou se esfregam um contra o outro, a superfície de um material rouba elétrons da superfície do outro, acumulando a carga. Para a triboeletricidade, uma das principais vantagens da triboeletricidade é que quase todos os materiais, naturais ou sintéticos, podem criá-la, dando aos pesquisadores uma variedade de possibilidades para projetar equipamentos.
"Quanto mais eu estudo sobre triboeletricidade, mais empolgante e mais aplicações ela tem", disse o co-autor do relatório, Wang Zhonglin, um especialista em nanotecnologia do Instituto de Tecnologia da Geórgia. Nos 20 anos seguintes, tenho trabalhado nisso.
Diferente superfície triboeléctricas do dispositivo, a quantidade de electricidade que produzem também são diferentes, então os cientistas testar diferentes formas e estruturas. Os investigadores produziram grade cúbico microscópica semelhante de blocos de cidade, semelhante ao nanofios de bambu campo de Giza e uma matriz como. Zhong Lin Wang, estes materiais não só 'linda', e muito eficaz, com uma pirâmide que cobre a superfície, em comparação com a placa plana, pode ser aumentada quantidade de 5 vezes de geração de energia.
Marcapassos, monitores cardíacos e outros dispositivos implantáveis acionados por atrito respiratório e cardíaco foram testados em ratos, coelhos e suínos. ”Também estamos observando se a triboeletricidade pode ser usada in vivo para estimular o crescimento celular e Promover a cicatrização de feridas ", disse Wang Zhonglin." Além disso, começamos experimentos com estimulação triboelétrica de nervos para ver se podemos contribuir para a neurociência. "
Zhong Lin Wang e colegas também concebido um dispositivo utilizável atrito accionado electricamente. Por exemplo, ele pode carregar-los para a produção de uma banda flexível para uma bateria de iões de lítio que compreende tecido triboeléctricas. Isto pode ser alimentado medidor de batimentos cardíacos usável, o O instrumento usa a tecnologia Bluetooth para transmitir sem fio seus dados para um smartphone. "A energia mecânica do movimento humano diário pode ser convertida em eletricidade através de nossos tecidos", disse Wang Zhonglin.
Outra estratégia depende do dispositivo é chamada célula de biocombustível, e o corpo do dispositivo por uma enzima moléculas de combustível (por exemplo, a glucose no sangue) entre a reacção química para gerar electricidade ou por moléculas de combustível libertados do corpo (por exemplo, suor lactato segregada) para gerar electricidade, por exemplo, uma enzima derivada de um fúngica celobiose-desidrogenase Phanerochaetesordida pode ser aderida à decomposição de açúcar e apenas nanómetro (billionths de um metro) de largura sobre a corrente do tubo é gerado de carbono.
A escolha de enzimas pode ser complicada.Por exemplo, vários grupos de cientistas descobriram que a glicose oxidase pode produzir eletricidade em células de biocombustível implantadas em ratos de laboratório, mas esta enzima também produz peróxido de hidrogênio, uma Água sanitária Isso pode reduzir o desempenho e, a longo prazo, também é prejudicial ao corpo.
Micrografias eletrônicas de varredura de nanotubos de carbono para uso em células experimentais de biocombustível que geram energia elétrica do corpo humano.Tubos são cobertos com enzimas que tratam combustíveis naturais, como lactato no suor ou glicose no sangue.Eles são eletricamente ativos. e fornecer uma ampla área de superfície para a deposição de enzimas, permitindo que mais eletricidade seja gerada a partir de um determinado volume.
Cientistas franceses desenvolveram uma célula de biocombustível feita de nanotubos de carbono revestidos de enzima que são apenas cerca de meia colher de chá.Depois de implantados em camundongos, eles podem gerar energia suficiente a partir do açúcar no sangue. Ou a fonte de alimentação do termômetro digital.Experimentos também mostraram que as células de biocombustível tecidas em roupas como faixas de cabeça e pulseiras podem facilmente gerar eletricidade suficiente através da reação química com o suor de ácido láctico para alimentar o relógio.
De acordo com Daddwillen, esses dispositivos ainda não estão no mercado, mas ela espera que eles estejam disponíveis no mercado há menos de 10 anos, no futuro, equipamentos de coleta de energia podem se tornar mais adequados para o corpo. Eles estão até estudando a versão solúvel de seu dispositivo.
"Imagine", ela disse, "coloque um dispositivo em seu corpo, depois que ele funcione por um tempo, ele vai quebrar até o nível molecular em seus fluidos corporais. Você não precisa cortar o seu peito para tirá-lo: nós podemos usar Materiais biodegradáveis, como seda e óxido de zinco, que podem degradar com o tempo.