vendredi, 29 mars 2024

Les ingénieurs mettent les piles comestibles au menu de la technologie

La mise sous tension des appareils portables des clients est raisonnablement simple. Le matériel est conçu autour de tailles de batterie standard qui sont facilement proposées aux clients. Certains gadgets peuvent nécessiter des batteries lithium-ion, qui sont intégrées dans des produits et rechargées selon les besoins via un port d’alimentation et un transformateur enfichable. Mais les choses deviennent plus complexes lorsqu’il s’agit de développer des batteries pour les gadgets médicaux.

Taille du marché des batteries pour dispositifs médicaux

Le cabinet de conseil stratégique Lucintel estime que le marché mondial des batteries médicales devrait atteindre environ 2,6 milliards de dollars américains d’ici 2028. Et ses experts décomposent le marché par application en gadgets de surveillance des clients, appareils médicaux de base, appareils cardiovasculaires, appareils orthopédiques, soins de santé à domicile et autres usages.

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En tête de liste des applications difficiles figurent la surveillance et les utilisations réparatrices où les dispositifs médicaux motorisés doivent pénétrer à l’intérieur du corps humain. Et c’est rassurant de comprendre que les batteries implantables subissent un contrôle de sécurité approfondi, comme l’explique le fournisseur canadien de conception de dispositifs médicaux Starfish Medical.

Le rêve, en particulier pour des utilisations ponctuelles d’investigation ou pour améliorer la prestation médicale, serait de ont des sources d’énergie non toxiques qui pourraient être traitées sans danger par le corps.

Électronique comestible et fabrication de piles à partir de nourriture

« Les gadgets électroniques comestibles auront des implications majeures pour le suivi du tractus intestinal, thérapeutiques, ainsi qu’un suivi rapide de la qualité des aliments », composent des chercheurs italiens, qui ont récemment présenté une conception de batterie rechargeable comestible dans le numéro de mai 2023 d’Advanced Products (article en libre accès).

Le domaine des aliments comestibles L’électronique a vu diverses propositions d’unités et de circuits de détection, mais l’un des points de friction – jusqu’à présent – a été la manière d’alimenter ces conceptions. S’inspirant de la nature et du fonctionnement des machines biochimiques, le groupe de physiciens, d’ingénieurs et d’experts en matériaux a créé une conception de batterie qui se lit comme un menu.

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La source d’énergie utilise la riboflavine (vitamine B2 – présente dans les amandes, les avocats, les champignons et de nombreux autres aliments) comme anode et la quercétine (une substance présente dans les câpres, pour ne citer que quelques légumes) comme cathode. Et le style se compose d’un électrolyte à base d’eau avec du charbon actif pour améliorer la conductivité électrique. Séparant les deux côtés de la batterie, un morceau d’algue nori – qui sera familier aux amateurs de sushi – et empêche la source d’énergie électrique de court-circuiter.

Innovation de batterie durable

Enfin, l’ensemble du paquet est encapsulé dans de la cire d’abeille. Et la cellule fonctionne à 0,65 V – une valeur qui, selon les concepteurs, ne devrait pas déclencher de problèmes à l’intérieur du corps lorsque la batterie comestible est ingérée. Selon le tirage au sort actuel, le gadget du groupe peut fonctionner de quelques minutes à plus d’une heure. Et le groupe a évalué son principe rechargeable en allumant une LED Broadcom professionnelle.

Discutant de ce qu’ils pensent être quelques-unes des principales applications de dispositifs médicaux pour leur batterie comestible, les scientifiques mettent en évidence la fonction nécessaire que le système gastro-intestinal système joue dans le bien-être humain. Actuellement, les patients doivent supporter des traitements de gastroscopie ou de coloscopie – qui peuvent tous deux être inconfortables – pour reconnaître les problèmes à l’intérieur de l’intestin.

Le graphène en charge pour alimenter de meilleures batteries

Des progrès sont réalisés dans les comprimés à avaler, y compris les appareils électroniques qui voyagent dans le corps. Cependant, l’utilisation de ces types de gadgets médicaux, qui sont basés sur des batteries conventionnelles et des composants d’unité de détection, nécessite d’être surveillée au cas où des articles se coincent et doivent être obtenus par des médecins.

Électronique entièrement comestible (avec des batteries construites d’aliments et d’autres produits digestibles), d’autre part, pourraient – en théorie – être administrés par le patient lui-même. Et la procédure n’aurait pas nécessairement besoin d’avoir lieu dans un centre de santé, ce qui pourrait réduire considérablement le coût, réduisant ainsi les coûts médicaux pour les personnes ayant besoin d’un suivi de santé gastro.

Le potentiel à long terme des piles comestibles au-delà de la médecine appareils

Il y a aussi un autre angle pour les piles comestibles. Construite à partir d’une grande quantité d’aliments et de matériaux respectueux de l’environnement, la source d’énergie obtient un score élevé en termes de durabilité. Les lecteurs se souviendront peut-être d’avoir utilisé des ensembles scientifiques qui ont démontré comment le fait de coller des électrodes dans des agrumes pouvait alimenter des horloges LCD et d’autres circuits à faible consommation d’énergie.

La technologie des piles comestibles, avec des ingrédients dans le arrière-plan. Crédit image : IIT-Istituto Italiano di Tecnologia

Et bien qu’il soit encore tôt pour les appareils électroniques comestibles, la source d’énergie pourrait ouvrir des opportunités pour l’innovation durable des batteries. « Cette pile comestible est également très intéressante pour le domaine du stockage d’énergie », a déclaré Ivan Ilic, co-auteur de l’étude et membre du groupe des dispositifs électroniques imprimés et moléculaires de l’Institut italien d’innovation de Gênes. « Notre société pense qu’elle inspirera d’autres scientifiques à développer des batteries beaucoup plus sûres pour un avenir vraiment durable. »

Avoir des gadgets non toxiques présente d’autres opportunités commerciales. Les jouets pour enfants pourraient être rendus beaucoup plus sûrs en incluant des piles comestibles au cas où l’un des articles serait avalé ou mâché par inadvertance. Et il existe des perspectives d’utilisation des piles comestibles non seulement pour les dispositifs médicaux, mais aussi pour les applications de suivi des aliments.

Les avantages de sécurité des produits des piles comestibles pourraient être utiles dans un large éventail de cas d’utilisation. Et le domaine de l’électronique comestible est à surveiller avec des développements intéressants tels que les transistors naturels qui incluent des portes activées utilisant du miel. Un joli concept, en effet.

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