luckyea77 (luckyea77) wrote,
luckyea77
luckyea77

Биобатарейка-тату заряжается от пота

Возможно, в будущем занятия физическими упражнениями будут не только полезны для здоровья, но и помогут заряжать небольшие электронные устройства.



На 248-ой конференции Американского химического общества (ACS) ученые из Калифорнийского университета в Сан-Диего представили свое изобретение — миниатюрное устройство в виде временной татуировки, которое может одновременно отслеживать физическое состояние организма во время физических упражнений и вырабатывать электроэнергию из образующегося пота.

В татуировке реализован принцип распознавания и ответной реакции на молочную кислоту (лактат), присутствующую в поте. Чем интенсивнее нагрузки, тем больше лактата вырабатывает организм. Во время напряженной физической активности нам требуется много дополнительной энергии, именно поэтому в нас запускается процесс под названием гликолиз. В ходе этого процесса организм производит энергию и лактат, уровень которого ученые научились определять в крови.

Калифорнийские исследователи придумали удобный, легкий и быстрый способ измерения молочной кислоты во время физических нагрузок. Они напечатали гибкий сенсор определения лактата на бумаге для временной тату. Датчик содержит особый фермент, который отбирает электроны у лактата, генерируя слабый электрический ток.

Испытания сенсора-тату провели на десяти добровольцах, которым прикрепили датчики на плече. В то время, когда испытуемые на протяжении 30 минут крутили педали велотренажера, ученые измеряли вырабатываемый ими электрический ток и непрерывно наблюдали за уровнем лактата в их поту, который менялся в зависимости от интенсивности выполнения упражнения.

Отталкиваясь от результатов этого тестирования, которое подтвердило успешную работу сенсора-тату, ученые на его основе создали биобатарею, работающую от пота. Как известно, батареи вырабатывают энергию при прохождении тока в виде потока электронов от анода к катоду. В данном случае анод содержит фермент, который отбирает электроны у лактата, а катод — молекулу, которая принимает электроны.

Тестирование проводились на пятнадцати добровольцах, которым прикрепили к плечу биобатареи-тату. В то время пока они занимались на велотренажере, ученые замеряли, количество энергии, производимое из пота. Интересно, что мало тренированные люди, которые занимались в зале менее одного раза в неделю, вырабатывали больше энергии, чем те, у кого был средний уровень подготовки с тренировками 1−3 раза в неделю. А настоящие фанаты спортзала, которые занимались больше трех раз в неделю, оказались в отстающих и произвели наименьшее количество энергии.

Ученые считают, что причина подобного феномена кроется в том, что наименее тренированные люди быстрее устают, и процесс гликолиза у них запускается раньше, образуя больше лактата. Наибольшее количество энергии объемом в 70 микроватт на 1 см² кожи выработал испытуемый из самой слабо подготовленной группы.

К сожалению, полученной энергии пока недостаточно для того, чтобы питать хотя бы какие-нибудь электронные устройства, потому что размер электродов, которые использовали ученые, составляет всего 2−3 мм, и они генерируют около 4 микроватт на 1 см² кожи, а этого слишком мало, чтобы произвести достаточно энергию для работы, к примеру, часов, которым требуется минимум 10 микроватт.

Ученые продолжают работу по совершенствованию своего устройства, чтобы добиться его большей мощности и эффективности. Они уверены, что их эпидермальный электрохимический прибор, являющийся одновременно и биосенсором и биобатарейкой, в будущем найдет широкое применение. Ведь биобатареи обладают рядом преимуществ перед традиционными батареями, они быстрее заряжаются, используют возобновляемые источники энергии (в данном случае пот), к тому же они безопаснее, не взрываются и не текут, что исключает попадание токсических веществ в окружающую среду.

Tags: технологии
Subscribe
promo luckyea77 june 21, 2015 20:04 30
Buy for 10 tokens
В этой записи я буду давать ссылки на посты с лекциями и уроками в этом блоге: Учебные материалы и тесты: 11 ресурсов для бесплатного образования Проект "Лучшие кадры лучшей страны" Онлайн-курсы по высоким технологиям и инновациям Дистанционное образование в России (среднее профессиональное…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 5 comments