Ciencia y Tecnología

Buscan desarrollar tecnología para que sudor alimente relojes inteligentes

Un grupo de científicos ha desarrollado con éxito una matriz de células de biocombustible portátil que genera energía a partir del lactato en el sudor.

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Los dispositivos electrónicos portátiles son excelentes herramientas para monitorear la salud, pero ha sido difícil encontrar fuentes de energía convenientes para ellos.

Ahora, un grupo de científicos ha desarrollado y probado con éxito una matriz de células de biocombustible portátil que genera energía eléctrica a partir del lactato en el sudor del usuario, lo que abre las puertas al control electrónico de la salud impulsado únicamente por fluidos corporales.

No se puede negar que, en las últimas décadas, la miniaturización de dispositivos electrónicos ha dado grandes pasos.

Hoy en día, después de los teléfonos inteligentes de bolsillo que podrían avergonzar a las computadoras de escritorio viejas y una gran cantidad de opciones para la conectividad inalámbrica, existe un tipo particular de dispositivo cuyo desarrollo ha avanzado constantemente: los biosensores portátiles.

Estos pequeños dispositivos generalmente están diseñados para usarse directamente sobre la piel para medir señales biológicas específicas y, al enviar mediciones de forma inalámbrica a teléfonos inteligentes o computadoras, realizar un seguimiento de la salud del usuario.

Aunque los científicos de materiales han desarrollado muchos tipos de circuitos flexibles y electrodos para dispositivos portátiles, ha sido un desafío encontrar una fuente de energía adecuada para biosensores portátiles.

Las pilas de botón tradicionales, como las que se utilizan en los relojes de pulsera y las calculadoras de bolsillo, son demasiado gruesas y voluminosas, mientras que las pilas más delgadas plantearían problemas de capacidad e incluso de seguridad. Pero, ¿y si fuéramos las fuentes de energía de los dispositivos portátiles?

Un equipo de científicos dirigido por el profesor asociado Isao Shitanda de la Universidad de Ciencias de Tokio, Japón, está explorando formas eficientes de utilizar el sudor como única fuente de energía para los dispositivos electrónicos portátiles.

En su estudio más reciente, publicado en el Journal of Power Sources, presentan un diseño novedoso para una matriz de células de biocombustible que utiliza una sustancia química en el sudor, el lactato, para generar suficiente energía para impulsar un biosensor y dispositivos de comunicación inalámbrica durante un corto período de tiempo.

Su nueva matriz de células de biocombustible parece un vendaje de papel que se puede usar, por ejemplo, en el brazo o el antebrazo. Consiste esencialmente en un sustrato de papel hidrófugo sobre el que se colocan múltiples células de biocombustible en serie y en paralelo; el número de celdas depende del voltaje de salida y la potencia requerida.

En cada celda, las reacciones electroquímicas entre el lactato y una enzima presente en los electrodos producen una corriente eléctrica, que fluye hacia un colector de corriente general hecho de una pasta de carbón conductora.

Esta no es la primera célula de biocombustible basada en lactato, pero algunas diferencias clave hacen que este nuevo diseño se destaque de las células de biocombustible basadas en lactato existentes.

Una es el hecho de que todo el dispositivo se puede fabricar mediante serigrafía, una técnica generalmente adecuada para una producción en masa rentable. Esto fue posible gracias a la cuidadosa selección de materiales y un ingenioso diseño.

Por ejemplo, mientras que las celdas anteriores similares usaban alambres de plata como caminos conductores, las celdas de biocombustible actuales emplean tinta de carbono porosa. Otra ventaja es la forma en que se administra el lactato a las células.

Las capas de papel se utilizan para recolectar el sudor y transportarlo a todas las células simultáneamente a través del efecto capilar, el mismo efecto por el cual el agua viaja rápidamente a través de una servilleta cuando entra en contacto con un charco de agua.

Estas ventajas hacen que los arreglos de celdas de biocombustible exhiban una capacidad sin precedentes para entregar energía a circuitos electrónicos, como comenta el Dr. Shitanda: “En nuestros experimentos, nuestras celdas de biocombustible basadas en papel podrían generar un voltaje de 3.66 V y una potencia de salida de 4.3 mW. Hasta donde sabemos, este poder es significativamente más alto que el de las células de biocombustible de lactato reportadas anteriormente “.

Para demostrar su aplicabilidad para biosensores portátiles y dispositivos electrónicos generales, el equipo fabricó un biosensor de lactato autoimpulsado que no solo podía alimentarse usando lactato y medir la concentración de lactato en el sudor, sino también comunicar los valores medidos en tiempo real a un teléfono inteligente. a través de un dispositivo Bluetooth de bajo consumo.

Como se explica en un estudio anterior también liderado por el Dr. Shitanda, el lactato es un biomarcador importante que refleja la intensidad del ejercicio físico en tiempo real, lo cual es relevante en el entrenamiento de deportistas y pacientes en rehabilitación.

Sin embargo, los conjuntos de células de biocombustible propuestos pueden alimentar no solo los biosensores de lactato portátiles, sino también otros tipos de dispositivos electrónicos portátiles.

“Logramos conducir un medidor de actividad disponible comercialmente durante 1,5 horas usando una gota de sudor artificial y nuestras células de biocombustible”, explica el Dr. Shitanda, “y esperamos que sean capaces de alimentar todo tipo de dispositivos, como relojes inteligentes y otros dispositivos portátiles comunes “.

Con suerte, con más desarrollos en células de biocombustible portátiles, la alimentación de dispositivos electrónicos portátiles y biosensores no será un problema.

Con información de Good News Network

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