Könnte Ihr Training laden Sie Ihr Smartphone ?
Biobatteries Aufladen schneller als herkömmliche Batterien , sie erneuerbare Energien zu verwenden und sie nicht explodieren oder auslaufen giftigen Chemikalien .
Die Innovation ist die Arbeit eines Teams von Joseph Wang, Distinguished Professor und Vorsitzender der Nanoengineering an der University of California . Sie präsentierten ihre neue biobattery Ansatz kürzlich bei einem Treffen der American Chemical Society in San Francisco .
Im Vergleich zu herkömmlichen Batterien haben biobatteries mehrere Vorteile: sie schneller wieder aufladen , die sie verwenden erneuerbare Energien (in diesem Fall Körperschweiß ) , und sie nicht explodieren oder auslaufen giftigen Chemikalien .
Prof. Wang sagt ihre Arbeit zeigt, " die ersten Beispiele von epidermalen elektrochemischen Biosensoren und Biokraftstoffzellen, die möglicherweise für eine Vielzahl zukünftiger Anwendungen verwendet werden könnten. "
Wie wir schwitzen produzieren wir Laktat, " ein sehr wichtiger Indikator dafür, wie Sie während der Übung tun ", sagt Dr. Wenzhao Jia, ein Postdoktorand in Prof. Wang Labor .
Im Allgemeinen ist die intensiveres Training wir mehr Laktat produzieren wir als aerobe Atmung ist nicht genug , um die Energie, die wir brauchen, und anaerobe Atmung Kicks zu produzieren. Die anaerobe Atmung wandelt Glukose oder Glykogen in Milchsäure , Erzeugung von Energie in den Prozess.
Professionelle Athleten überwachen ihre Laktatwerte , ihre Fitness und Trainingserfolg zu beurteilen. Ärzte beurteilen auch Laktatwerte während des Trainings , um Patienten für Herz- oder Lungenerkrankungen, und andere durch ungewöhnlich hohe Laktat markiert Bedingungen zu testen.
Nicht-invasive , Echtzeit- Messung der Laktatspiegel während des Trainings
Dr. Jia und ihre Kollegen haben eine schnellere, einfachere und nicht-invasive Weise zu Laktat während des Trainings in Echtzeit zu messen entwickelt. Vor ihrer Innovation, der einzige Weg , dies zu tun war durch Entnahme von Blutproben in regelmäßigen Abständen während des Trainings und entfernt sie ihnen für die Analyse.
Der neue Sensor , der auf eine temporäre Tätowierung aufgedruckt werden kann , enthält ein Enzym , das einen schwachen elektrischen Strom erzeugt durch Strippen Elektronen von Laktatmoleküle.
Die Wissenschaftler untersuchten das neue Gerät an 10 gesunden Probanden. Sie wendeten die temporäre Tattoos auf die Oberarme der Freiwilligen und gemessen , wie viel elektrischen Strom sie produziert , wie sie ausgeübt .
Die Freiwilligen auf stationären Fahrrädern für 30 Minuten ausgeübt , mit Widerstand schrittweise Erhöhung im Berichtszeitraum . Die Sensoren konnten die Wissenschaftler ins Schwitzen Laktatwerte beobachten , wie sie mit der Trainingsintensität geändert.
Biobattery verwendet Laktat aus Schweiß zur Stromerzeugung
Das Team dann entwickelt die Technologie einen Schritt weiter und machte eine Schweiß betriebene biobattery .
Sie verwendeten das Enzym, das die Lactat von Elektronen , die als Anode wirken Leisten und verwendet eine chemische Substanz, die Elektronen übernimmt , um die Kathode sein . Elektronen, die sich von einer Anode zu einer Kathode ist das Grundprinzip , auf dem eine Batterie arbeitet .
Um zu sehen , wie das Gerät funktioniert , spielen Sie das Video unten .
Das Team testete die biobattery am 15. Freiwillige Training auf stationären Fahrrädern . Wie zuvor wurde das Gerät innerhalb einer Tätowierung auf ihre Oberarme angewendet integriert .
Die verschiedenen Freiwilligen produziert unterschiedliche Mengen von Macht in ihren Tattoo biobatteries . Seltsamerweise schienen die weniger fit Freiwilligen die meiste Energie zu produzieren. Diejenigen, die nur ausgeübt einmal in der Woche produziert mehr Strom als die, die in der Woche mindestens dreimal ausgeübt .
Eine mögliche Erklärung ist , dass weniger fitte Menschen ermüden schneller , was zu Laktat -produzierenden anaerobe Atmung in früheren treten.
Die weniger fit Freiwilligen etwa 70 & mgr; W pro Quadratzentimeter ( cm 2) der Haut produziert . Dr. Jia sagt, das ist nicht eine große Menge an Strom , aber sie sind , wie man es verbessern, so könnte es schließlich genug, um kleine elektronische Geräte mit Energie versorgen arbeiten :
"Im Moment können wir maximal 70 & mgr; W pro cm2 , aber unsere Elektroden nur 2 von 3 Millimeter groß sind und erzeugen etwa 4 & mgr; W - ein wenig klein, um genügend Strom , um eine Uhr laufen zu erzeugen , zum Beispiel , die bei bedarf mindestens 10 & mgr; W . "
Sie sagt, sie müssen auch einen Weg, um den erzeugten Strom speichern finden.
Die National Science Foundation und Office of Naval Research sind die Finanzierung der Arbeit.
Medical News Today auch kürzlich berichtet , wie ein Ingenieur an der Stanford -Universität arbeitet an drahtlose Stromversorgung von medizinischen Implantaten tief im Körper .