دانشمندان در حال حاضر توسط روش های مختلف اثر پیزوالکتریک، تبدیل انرژی حرارتی، اثرات الکترواستاتیک و واکنش های شیمیایی در بدن انسان یا انرژی مانند مکانیکی، انرژی حرارتی، انرژی شیمیایی را به انرژی الکتریکی، در نتیجه انجام منبع تغذیه به دستگاه پوشیدنی و یا کاشت مطالعه قرار گرفت. در "من من می خوانم بدن زندگی می کنند "، شاعر والت ویتمن از روی علاقه در مورد 'زیبا، عجیب و غریب، تنفس، عضلات خنده' از 'عمل و قدرت (من بدن برقی آواز خواندن).
پس از 150 سال، MIT دانشمند علم مواد و مهندس ژاک کنعان-پولک (CANAN Dagdeviren) و همکارانش به معنای جدید به مطالعه شاعرانه ویتمن داده می شود. آنها می توانند بر مردم کار بر روی یک تکیه دستگاهی که برق را با ضرب و شتم قلب تولید می کند.
قابلیت های محصولات الکترونیکی امروز بسیار قدرتمند است که قدرت محاسباتی گوشی های هوشمند بسیار بالاتر از قابلیت های پردازش تجهیزات مجهز ناسا است که اولین فضانوردان در ماه 1969 به ماه فرستاده شدند. ، توسعه سریع تکنولوژی باعث می شود افراد بیشتر و بیشتر پوشیدنی دستگاه و یا دستگاه های قابل برنامه ریزی انتظار می رود.
اشکال اصلی بیشتر دستگاه های پوشیدنی و دستگاه های قابل برنامه ریزی هنوز عمر باتری است. ظرفیت باتری محدود استفاده طولانی مدت دستگاه را محدود می کند. هنگامی که نیروی ضربان ساز خسته می شود، آنچه لازم است برای بیمار انجام دهید. جایگزینی باتری با عمل جراحی. راه حل اساسی این مشکل ممکن است در بدن انسان باشد زیرا بدن حاوی ثروت انرژی شیمیایی، حرارتی و مکانیکی است. دانشمندان به طور مرتب مطالعه می کنند که چگونه دستگاه انرژی را از بدن انسان دریافت می کند.
به عنوان مثال، حرکت فرد در هنگام تنفس می تواند 0.83 وات انرژی تولید کند؛ حرارت بدن در حالت آرامش حدود 4.8 وات است؛ بازوی فرد می تواند تا 60 وات انرژی را انجام دهد و یک ضربان ساز فقط نیاز به پنج میلیون وات انرژی می تواند هفت سال طول بکشد. کمک های شنوایی می تواند برای پنج روز فقط یک هزار وات وات و یک وات انرژی به تلفن هوشمند اجازه دهد تا پنج ساعت کار کند.
در حال حاضر Dagvelen و همکاران در حال مطالعه چگونگی استفاده از بدن انسان به عنوان منبع انرژی برای این دستگاه هستند. محققان این دستگاه پوشیدنی یا دستگاه ایمپلنت را روی حیوانات و انسانها آزمایش کرده اند.
یکی از استراتژی های برداشت انرژی شامل تبدیل انرژی از ارتعاشات، فشار و دیگر تنش های مکانیکی به انرژی الکتریکی است. این روش تولید پیزو الکتریکی به اصطلاح را که معمولا در بلندگوها و میکروفن ها استفاده می شود، تولید می کند.
یک ماده پیزوالکتریک که معمولا مورد استفاده قرار می گیرد، تیتانات زیرکوناتیک سرب است، اما محتوای بالای سرب آن را نگران می کند زیرا به بدن انسان بیش از حد سمی است. داگورن گفت: "اما اگر می خواهید سرم را از ساختار تجزیه کنید ، باید بیش از 700 درجه سانتیگراد گرم شود. Dagveron گفت: "شما هرگز نمیتوانید در این بدن به بدن برسید."
به منظور استفاده از اثر پیزوالکتریک، پولک ژاک و همکارانش توسعه اندام ها و عضلات وسیله مسطح ممکن است متصل، مانند قلب، ریه ها و دیافراگم، و غیره این دستگاه "ماشین نامرئی"، به دلیل خواص مکانیکی آنها و آنها محیط زیست شبیه است، بنابراین در فعالیت های ورزشی معمول کار این سازمان ها دخالت نخواهد کرد.
تا کنون، این دستگاه ها بر روی گاوهای شیری، گوسفندها و خوک ها آزمایش شده است، زیرا اندازه قلب این حیوانات تقریبا برابر با اندازه قلب انسان است. هنگامی که این دستگاه ها مکانیکی تحریف می شوند، آنها بارهای مثبت و منفی، ولتاژ Dagveren توضیح می دهد: "جریان، که می تواند برای جمع آوری انرژی برای شارژ باتری مورد استفاده قرار گیرد،" شما می توانید از آنها برای راه اندازی دستگاه های بیومدیکال مانند دستگاه های ضربان ساز استفاده کنید و نه هر 6 تا 7 سال خسته کننده. پس از جایگزینی جراحی. '
دانشمندان همچنین در حال توسعه پوشیدنی برداشت انرژی پیزوالکتریک، جمع آوری انرژی را می توان بر روی زانو یا آرنج فرسوده، و یا در یک کفش، شلوار یا لباس زیر قرار داده است. این فرد را قادر به راه رفتن و یا خم شدن بیش از محصولات الکترونیکی تولید برق.
در طراحی عنصر پیزوالکتریک، مواد نیازی به قدرت به بهترین اثر، آن را ضد شهودی به نظر می رسد. به عنوان مثال مواد ممکن است دانشمندان 2٪ یا کمتر از راندمان تبدیل را به کار، می توان به جای انرژی مکانیکی تبدیل 5 درصد انتخاب مواد لازم برای انرژی الکتریکی: اگر آن را بیشتر تبدیل کنید، "ممکن است با قرار دادن بار بیشتر بر روی بدن، اما کاربر مطمئنا نمی خواهد احساس خستگی به عنوان یک نتیجه،" Dagwren می گوید.
یکی دیگر از روش های برداشت انرژی استفاده از مواد ترموالکتریک تبدیل برای تبدیل حرارت بدن به انرژی الکتریکی است. "قلب شما بیش از 40 میلیون بار در سال است،" داگورون می گوید: تمام این انرژی به حرارت بدن تبدیل شده و از بین می رود. و این دقیقا یک منبع بالقوه است که می تواند دستگیر شود.
تولید انرژی انسانی انسان با مشکلی جدی مواجه است.این نوع تبدیل انرژی اغلب به اختلافات دما بستگی دارد، اما دمای بدن انسان اغلب باقی می ماند نسبتا ثابت است بنابراین تفاوت دما در بدن انسان کافی نیست برای تولید مقدار زیادی از برق. این دستگاه می تواند مشکل را حل کند اگر در هنگام جمع آوری دمای بدن به محیط خارجی نسبتا خنثی برسد.
دانشمندان در حال بررسی می کند یعنی برای قدرت دستگاه پوشیدنی حرارتی، برای مثال. در اصل، حرارت تولید شده توسط بدن می تواند برق به اندازه کافی تولید به قدرت دیده بان، به ارائه قدرت برای دستگاه نظارت بر سلامت بی سیم، سمعک مصنوعی و درمان بیماری تحریک قشر مغز پارکینسون .
علاوه بر این، دانشمندان در حال تلاش برای تأمین انرژی دستگاه از طریق یک اثر الکترواستاتیک رایج است. هنگامی که دو مواد مختلف بارها و بارها با یکدیگر برخورد می یا مالش سطح مواد می توانید الکترونها از سطح مواد دیگر، بار انباشته است که گرفتن به نام پدیده برق مالشی. یکی از مزایای کلیدی اصطکاک الکتریکی تقریبا تمام مواد، از جمله مواد طبیعی و مصنوعی، از جمله الکتریسیته ساکن را می توان تولید، که محققان طراحی انواع اسباب بازی ارائه می دهد بسیاری از امکانات است.
"من تا به مطالعه تریبو الکتریک کردم، هیجان انگیز تر، این احتمال وجود دارد بیشتر و بیشتر برنامه های کاربردی، مربوط همکاری نویسنده، کارشناس فناوری گرجستان فناوری نانو وانگ Zhonglin (زونگ لین وانگ، آوانگاری) گفت: من می توانم خودم را در این تحقیق برای 20 سال آینده ببینم.
مواد مختلف تولید شده توسط اصطکاک از برق بسیار متفاوت هستند، بنابراین دانشمندان در تلاش هستند انواع مواد. محققان یک بلوک میکرو شهرستان مشابه شبکه مکعب، شبیه به جنگل بامبو از نانوسیم، و همچنین جیزه مشابه تولید شده نوع هرم هرم آرایه. وانگ، این مواد نه تنها نگاه زیبا، و پوشش سطح با یک آرایه هرم ممکن است در مقایسه با تولید برق میزان پنج برابر افزایش تخت می باشد.
محققان در موش، خرگوش و خوک انجام آزمایش های مربوط، آنها ضربان ساز قلب، مانیتور قلبی و دیگر دستگاه های قابل کاشت سرعت بخشیدن به ارایه انرژی الکتریکی از تنفس و ضربان قلب که آیا «ما همچنین می توانیم اصطکاک از مطالعه استفاده مورد آزمایش قرار برق برای تحریک رشد و سرعت بخشیدن به بهبود زخم سلول، "وانگ گفت:" علاوه بر این، ما از آزمایش اصطکاک در تحریک الکتریکی عصب، شروع به دیدن اگر ما می توانید هر سهم به علوم اعصاب را.
وانگ و همکارانش یک دستگاه پوشیدنی triboelectrification طراحی شده است. برای مثال، آنها ایجاد یک پارچه تریبو الکتریک می توانید شارژ یک باتری لیتیوم یون پیکربندی یک بند قابل انعطاف است. این ممکن است به یک ابزار با تکنولوژی بلوتوث ضربان قلب پوشیدنی جدول قدرت فراهم می کند، بنابراین به عنوان به انتقال بی سیم اطلاعات را به تلفن های هوشمند. انرژی مکانیکی تولید شده در روز از حرکت انسان را می توان به برق پارچه ما تبدیل، گفت: وانگ.
یکی دیگر از استراتژی بستگی به دستگاه به نام سلول سوخت زیستی، یک واکنش شیمیایی بین که انرژی ذخیره در بدن توسط آنزیم ها و مولکول ها (به عنوان مثال قند خون) برای تولید برق، و یا عرق ترشح اسید لاکتیک است. به عنوان مثال، استخراج شده از الیاف قارچ استات ممکن است تجزیه دهیدروژناز قند گلوکز، و یک جریان در نانومتر (یک میلیاردم متر) لوله های کربن تولید می شود.
انتخاب آنزیم می تواند مشکل. به عنوان مثال، گرچه بسیاری از دانشمندان در اکسیداز مطالعه قند پیدا شده است ممکن است پیوند زده موش تولید برق از سلول سوخت زیستی، بلکه آنزیم به تولید پراکسید هیدروژن (مشترک سفید کردن جزء عامل)، که ممکن است عملکرد دستگاه وخامت گذاشته و بدن صدمه دیده می شود.
در مطالعه دیگری، یک میکروگراف الکترونی روبشی نانولوله های کربنی برای سلول سوختی زیست شناسی تجربی می تواند برق را از بدن تولید نشان می دهد. این لوله ها با آنزیم قادر به پردازش مولکول انرژی طبیعی پوشش داده شده، برای مثال، اسید لاکتیک و عرق نمک و یا گلوکز در خون واکنش نشان دادند. این ابزار دارای یک فعالیت الکتریکی، در حالی که ارائه یک سطح بزرگ برای واکنش آنزیم با انرژی، نتیجه اجازه می دهد برای تولید قدرت بیشتر در مورد یک حجم.
دانشمندان فرانسوی همچنین یک سلول سوخت زیستی بر پایه نانولوله های کربنی با پوشش آنزیمی ایجاد کرده اند. حجم آن تنها حدود نیمی از قاشق چای خوری است. هنگامی که در موش قرار داده می شود، با تولید واکنش با قند خون به قدرت LED ها یا دماسنج های دیجیتال می تواند برق کافی تولید کند. آزمایش ها همچنین نشان داده اند که سلول های سوخت بیولوژیکی پارچه بافته شده به سربند و دستبند می توانند از طریق واکنش شیمیایی اسید لاکتیک و آنزیم ها در عرق شیر تولید برق کافی برای تأمین انرژی به ساعت را تولید کنند.
با توجه به Dagvelen، این دستگاه ها در حال حاضر در دسترس نیست، اما او پیش بینی می کند که این تکنولوژی در کمتر از یک دهه به بازار عرضه خواهد شد. در آینده، دستگاه های برداشت انرژی ممکن است برای بدن انسان مناسب تر باشند. همکارانش حتی بر روی ابزارهای قدرت زیست تخریب پذیر کار می کنند.
"تصور کنید،" او گفت، "دستگاه را به بدن خود قرار دهید، و پس از مدت زمان کار، آن را در مایعات بدن تجزیه و حل می شود. شما می توانید آن را بدون باز کردن قفسه سینه خود را حذف: ما می توانیم از تجزیه پذیر مواد مانند اکسید ابریشمی و روی که می تواند در طول زمان تجزیه شود.
