Hart voorziet pacemaker van stroom met nanoribbons
Pacemakers zorgen middels elektrische pulsen dat je hart in een vast ritme blijft kloppen. Misschien is nu de tijd aangebroken dat je hart eindelijk iets terug kan doen.
De apparatuur waarin elektronica te vinden is wordt kleiner en kleiner. De nieuwe technologie "energie oogsten" kan in sommige gevallen het probleem van de stroomtoevoer oplossen.
Interne organen
Wetenschappers van de University of Illinois-Champaign hebben aangetoond dat ze energie kunnen halen uit de bewegingen van interne organen om pacemakers en andere kleine medische apparatuur van stroom te voorzien. Momenteel is een moeilijk te vervangen batterij nog de stroombron.
De onderzoekers hebben smalle flexibele strips, die zij piëzo-elektrische nanoribbons noemen, bevestigd aan het hart van koeien, schapen en varkens. Het onderzoek presenteert een alternatief om pacemakers van stroom te voorzien, maar ook andere medische apparaten die in je lichaam geïmplanteerd worden.
Afweersysteem
Zij zijn niet de eersten die op dit idee komen, maar de aanpak – het plaatsen van flexibele strips en het opwekken van piëzo-elektriciteit – genereert drie tot vijf keer meer kracht, laten de wetenschappers weten in een artikel in de Proceedings of the National Academies of Science.
Bovendien beschermt een speciale inkapseltechniek de nanoribbons tegen het menselijke afweersysteem. Tests tonen aan dat de strip minimaal 20 miljoen keer kan buigen zonder aan flexibiliteit in te boeten. Hierdoor zijn de strips geschikter voor het menselijke lichaam dan de tot nu toe stijve elektronische apparaten.
Biomedisch
“Hartslagmeters, pacemakers, cardioverter-defibrillators en neurale stimulators… Allemaal zijn ze afhankelijk van een batterij. Wanneer je energie kunt opwekken door natuurlijke processen in het lichaam, biedt dit een aantrekkelijk alternatief voor toekomstige versies van biomedische apparatuur”, schrijven de onderzoekers.
“Wij demonstreren een compleet, flexibel en compleet geïntegreerd systeem dat in staat is ruim voldoende energie te genereren en op te slaan door natuurlijke samenspannende en ontspannende bewegingen van het hart, de longen en het middenrif.”
Samendrukken
Piëzo-elektrische materialen worden al veelvuldig gebruikt, van sensoren tot kleine luidsprekers. Dit alles vanwege één handige eigenschap: ze produceren energie wanneer ze worden samengedrukt. Of ze comprimeren wanneer je er een voltage aan toevoegt.
Dat betekent dat piëzo-elektriciteit gebruikt kan worden als fysieke sensoren, omdat ze druk kunnen omzetten in een elektrisch signaal dat gemeten kan worden.
De techniek kan ook worden aan de buitenkant van je lichaam. Wellicht komt het van pas bij de draagbare gadgets die momenteel erg in trek zijn. Hoewel het de vraag is of een mens genoeg energie kan opwekken om een hongerige mobiele telefoon van voldoende stroom te voorzien.
Andere energiebronnen
Energie oogsten is een onderzoeksgebied dat interessant is voor bedrijven en mensen die sensors en andere kleine elektrische apparatuur ontwikkelen. Andere energiebronnen zijn onder meer warmte, schokgolven, trillingen en chemische reacties.
Een voorbeeld: de afdeling R&D van het Holst Center in Nederland is bezig met de ontwikkeling van een energie-oogstsysteem om de sensor van stroom te voorzien die de druk van een autoband meet. Dit wordt gekoppeld aan een draadloos netwerk om de gegevens door te sturen naar de computer van de auto, zodat de bestuurder deze gegevens kan lezen.
Pacemakers zorgen middels elektrische pulsen dat je hart in een vast ritme blijft kloppen. Misschien is nu de tijd aangebroken dat je hart eindelijk iets terug kan doen.
De apparatuur waarin elektronica te vinden is wordt kleiner en kleiner. De nieuwe technologie "energie oogsten" kan in sommige gevallen het probleem van de stroomtoevoer oplossen.
Interne organen
Wetenschappers van de University of Illinois-Champaign hebben aangetoond dat ze energie kunnen halen uit de bewegingen van interne organen om pacemakers en andere kleine medische apparatuur van stroom te voorzien. Momenteel is een moeilijk te vervangen batterij nog de stroombron.
De onderzoekers hebben smalle flexibele strips, die zij piëzo-elektrische nanoribbons noemen, bevestigd aan het hart van koeien, schapen en varkens. Het onderzoek presenteert een alternatief om pacemakers van stroom te voorzien, maar ook andere medische apparaten die in je lichaam geïmplanteerd worden.
Afweersysteem
Zij zijn niet de eersten die op dit idee komen, maar de aanpak – het plaatsen van flexibele strips en het opwekken van piëzo-elektriciteit – genereert drie tot vijf keer meer kracht, laten de wetenschappers weten in een artikel in de Proceedings of the National Academies of Science.
Bovendien beschermt een speciale inkapseltechniek de nanoribbons tegen het menselijke afweersysteem. Tests tonen aan dat de strip minimaal 20 miljoen keer kan buigen zonder aan flexibiliteit in te boeten. Hierdoor zijn de strips geschikter voor het menselijke lichaam dan de tot nu toe stijve elektronische apparaten.
Biomedisch
“Hartslagmeters, pacemakers, cardioverter-defibrillators en neurale stimulators… Allemaal zijn ze afhankelijk van een batterij. Wanneer je energie kunt opwekken door natuurlijke processen in het lichaam, biedt dit een aantrekkelijk alternatief voor toekomstige versies van biomedische apparatuur”, schrijven de onderzoekers.
“Wij demonstreren een compleet, flexibel en compleet geïntegreerd systeem dat in staat is ruim voldoende energie te genereren en op te slaan door natuurlijke samenspannende en ontspannende bewegingen van het hart, de longen en het middenrif.”
Samendrukken
Piëzo-elektrische materialen worden al veelvuldig gebruikt, van sensoren tot kleine luidsprekers. Dit alles vanwege één handige eigenschap: ze produceren energie wanneer ze worden samengedrukt. Of ze comprimeren wanneer je er een voltage aan toevoegt.
Dat betekent dat piëzo-elektriciteit gebruikt kan worden als fysieke sensoren, omdat ze druk kunnen omzetten in een elektrisch signaal dat gemeten kan worden.
De techniek kan ook worden aan de buitenkant van je lichaam. Wellicht komt het van pas bij de draagbare gadgets die momenteel erg in trek zijn. Hoewel het de vraag is of een mens genoeg energie kan opwekken om een hongerige mobiele telefoon van voldoende stroom te voorzien.
Andere energiebronnen
Energie oogsten is een onderzoeksgebied dat interessant is voor bedrijven en mensen die sensors en andere kleine elektrische apparatuur ontwikkelen. Andere energiebronnen zijn onder meer warmte, schokgolven, trillingen en chemische reacties.
Een voorbeeld: de afdeling R&D van het Holst Center in Nederland is bezig met de ontwikkeling van een energie-oogstsysteem om de sensor van stroom te voorzien die de druk van een autoband meet. Dit wordt gekoppeld aan een draadloos netwerk om de gegevens door te sturen naar de computer van de auto, zodat de bestuurder deze gegevens kan lezen.
