Technologie die maagzuur gebruikt voor stroom
Inhoudsopgave:
- Handig … totdat de batterij doodgaat
- Een verscheidenheid aan vaardigheden
- Grote mogelijkheden, grote uitdagingen
Onderzoekers in Boston hebben een nieuwe, nieuwe manier bedacht om opneembare capsules van energie te voorzien.
Een team van Brigham en het damesziekenhuis heeft een capsule ontwikkeld die kan worden gevoed door een galvanische celbatterij die zijn sap onttrekt aan maagzuur.
AdvertentieadvertentieHet team demonstreerde dit door met hun batterij met succes een instelbare thermometer in te zetten. Het nam metingen elke 12 seconden in de maag van een varken gedurende zes dagen.
Deskundigen op dit gebied zeggen dat er nog veel werk aan de winkel is, maar dat het onderzoek een belangrijke stap kan zijn om het nut van opneembare apparaten op lange termijn te verbeteren.
Het team werd geleid door Phillip Nadeau, Ph. D., studie auteur en postdoctoraal onderzoeker aan het Massachusetts Institute of Technology (MIT).
AdvertentieZe maakten hun bevindingen bekend in Langdurig oogsten van energie voor infectieuze apparaten, eerder deze maand gepubliceerd in het tijdschrift Nature Research.
Lees meer: Regeneratieve geneeskunde heeft een mooie toekomst »
AdvertentieAdvertentieHandig … totdat de batterij doodgaat
Niet-oplaadbare apparaten zijn nuttige hulpmiddelen voor artsen.
Ze worden gebruikt in verschillende toepassingen, variërend van eenvoudige metingen van vitale functies tot het toedienen van medicatie tot 'pill cams', die videofeedback bieden als een alternatief voor meer invasieve diagnosemiddelen.
Deze apparaten, met name de meer energie-intensieve pil-cams, worden beperkt door een gebrek aan stroom. Terwijl eenvoudiger apparaten minimaal stroom verbruiken, heeft een pil-nok de neiging om de batterij snel leeg te maken, zonder op te laden wanneer deze zich in het lichaam bevindt.
In een poging om een apparaat te ontwikkelen dat op lange termijn een continu vermogen kon leveren, wendde het onderzoeksteam zich tot een stand-by voor de oude wetenschappelijke klasse.
"Een van de dingen die we met onze medewerkers in de afdeling Elektrotechniek aan het MIT begonnen te overwegen, was kijken naar een galvanische cel, in feite een opstijgen van de citroenbatterij die vaak op school wordt onderzocht," Giovanni Traverso, Ph. D., senior co-auteur en docent aan de Harvard Medical School, vertelde Healthline. "En dat is precies wat we deden. We gebruikten de maagvloeistof als de elektrolyt en we gebruikten het koper en zink als respectievelijk de kathode en de anode om die stroom te genereren. “
"Ik denk dat de onderzoekers een aantal interessante demonstraties hebben gegeven van een elektrolytische cel van zink-koper voor vermogen," John Rogers, Ph. D., fysisch chemicus en voorzitter van de Rogers Research Group aan de Universiteit van Illinois, vertelde Healthline."In vergelijking met meer op magnesium gebaseerde systemen, is de aantrekkingskracht van zink dat het langdurige werking kan bieden - meerdere dagen, in tegenstelling tot een of twee. Dus ik denk dat dat een belangrijke vooruitgang is. Bij dat werk is een elektrotechnisch team betrokken dat een aantal interessante laagvermogen elektronica samenstelt. Ze hadden een paar behoorlijk slimme manieren om het stroomverbruik te optimaliseren en de fluctuaties in het vermogen die uit de batterij kwamen op te vangen. “
Drew Higgins, Ph. D., Banting Postdoctoral Fellow aan de Stanford University, vertelde Healthline in een e-mail: "De auteurs namen fundamentele elektrochemische concepten die velen van ons zouden hebben toegepast via een citroenbatterij of een pennybatterij experimenten op school. Hoewel deze batterijchemie misschien niet praktisch is voor uw mobiele telefoon of laptop, hebben de auteurs enkele belangrijke functies van deze systemen herkend. In de eerste plaats zijn ze goedkoop, biocompatibel en in staat om voldoende energie te produceren voor het voeden van microdevices die in hun laboratorium zijn geassembleerd. "
Meer lezen: kan technologie u helpen om beter te slapen? »
AdvertentieEen verscheidenheid aan vaardigheden
De technologie, die elektrochemie koppelt aan biomedische technologie, vereiste onderzoekers met uiteenlopende vaardigheden.
"We hadden een diverse groep met expertise, variërend van elektronicaontwerp tot verpakking, chemie en geneeskunde," schreef Nadeau. "Het hebben van zo'n divers team was een enorme aanwinst voor dit werk. Het werken aan de interface van deze verschillende gebieden hielp ons om iets te vinden en uit te proberen dat in het algemeen interessant was. "
AdvertentieAdvertentie" Er zijn hier elektrotechnische uitdagingen, er zijn materiaaluitdagingen en dan zijn er uitdagingen voor dierenmodellen ", erkende Traverso. "Je hebt dus echt een brede expertise nodig om samen te komen, samen te werken en uit te voeren. En dat wordt weerspiegeld in het manuscript als je naar de auteurs kijkt en waar ze vandaan komen. Ze zijn afkomstig van afdelingen elektrotechniek, chemische technologie, ziekenhuizen en ik denk dat het echt een dergelijke samenwerking vereist om enkele van de grootste uitdagingen aan te pakken. "
Higgins zegt dat deze multidisciplinaire benadering cruciaal is - niet alleen in dit onderzoek, maar ook in andere wetenschappelijke activiteiten.
"Als wetenschappers en ingenieurs praten we consequent over het feit dat interdisciplinaire samenwerkingsverbanden de basis vormen voor enkele van de meest impactvolle onderzoeken," schreef hij, "en deze studie is daar een voorbeeld van. "
AdvertentieLees meer: Hoe virtual reality aan grip wint in de geneeskunde»
Grote mogelijkheden, grote uitdagingen
Deze technologie zou de basis kunnen vormen voor de manier waarop opneembare apparaten in de toekomst kunnen worden gebruikt.
AdvertentieAdvertentieHet onderzoek staat echter nog in de kinderschoenen.
Nadeau zegt dat het verkleinen van het apparaat en het gebruiken van meer geavanceerd circuitontwerp een prioriteit is.
Hij wil ook graag meer geavanceerde sensoren verkennen.
Ik denk dat we redelijk snel in de mens kunnen zijn.Giovanni Traverso, Harvard Medical School"Uiteindelijk zou het netjes zijn als we vijf of tien jaar verder zouden kunnen, zouden we een op lange termijn opneembare monitor voor vitale functies kunnen voorzien van deze technologie", zei Nadeau. "In wezen een pil die je ademhaling en je hartslag vanuit de maag kan volgen en deze draadloos maximaal een week lang kan verzenden met behulp van de geoogste energie uit de cel. "
" U kunt uw fantasie de vrije loop laten met dingen die u graag wilt meten, detecteren, vastleggen, opslaan, samplen of zelfs therapie wilt geven. Soort van het hele gamma, "zei Rogers. "Maar ik denk dat het keuzemenu beperkt zal worden door het bereik van functionaliteit die je in een relatief kleine footprint kunt verpakken. Maar dan zal de overkoepelende zorg zijn hoe het kan worden aangezet. Ik denk dat er in de toekomst waarschijnlijk veel optimalisatie zal zijn. Maar het is zeker een goed startpunt. "
" Met betrekking tot waar we over vijf of tien jaar zouden kunnen zijn, denk ik dat afhankelijk van verdere interesse - en dat betekent samenwerking met potentiële sponsors en ook verdere financiering - ik denk dat we redelijk snel in mensen kunnen zijn, "zei Traverso.
