การตรวจสอบอุณหภูมิระยะไกล

ในงานนี้ นักวิจัยพิจารณาว่าเส้นใยกล้ามเนื้อสามารถเพิ่มความต่างศักย์ของเยื่อหุ้มเซลล์ได้สูงสุด เนื่องจากศักยภาพในการพักของเส้นใยสามารถสูงถึง -90 มิลลิโวลต์ พวกเขาสำรวจการใช้ศักยภาพเมมเบรนของเส้นใยกล้ามเนื้อฝ่าเท้าเพื่อประเมินความเป็นไปได้ในการใช้เทคโนโลยีไบโอเซนเซอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยตนเอง- การจำลองเบื้องต้นของ LTspice ถูกนำมาใช้เพื่อออกแบบระบบการสื่อสารไร้สายที่สามารถวัดพารามิเตอร์ทางชีววิทยาของอุณหภูมิดอกเบี้ยได้ ด้วยเหตุนี้ นักวิจัยจึงสร้างแบบจำลองและปรับแต่งวงจร RLC ซึ่งมีความถี่การสั่นแตกต่างกันไปตามอุณหภูมิของเซลล์ ซึ่งช่วยให้สามารถประดิษฐ์และทดสอบเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิที่ขับเคลื่อนโดยตรงจากเส้นใยกล้ามเนื้อฝ่าเท้าภายใต้สภาวะการทดลองที่หลากหลาย ช่วยให้สามารถประเมินประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือโดยรวมได้

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าชีวภาพและวงจรเก็บเกี่ยวพลังงาน

จากการตั้งค่าการทดลองของนักวิจัย สามารถควบคุมความแปรผันของตัวเก็บประจุ C1 เพื่อใช้ความถี่การสั่นแบบหน่วงที่อุณหภูมิต่างๆ ได้ เนื่องจากมีเส้นใยกล้ามเนื้อโครงร่างอยู่ทั่วร่างกายของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม วิธีการของนักวิจัยจึงทำให้สามารถฝังเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิที่ขับเคลื่อนด้วยตนเอง-ไว้ที่ใดก็ได้ในร่างกายมนุษย์ สิ่งนี้อำนวยความสะดวกในการติดตามและทำความเข้าใจความผันผวนของอุณหภูมิภายในเซลล์ ซึ่งอาจส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อกระบวนการทางชีวภาพต่างๆ -เช่น การแพร่กระจายของเนื้องอกในเต้านมที่เป็นเนื้อร้าย- หรือสำหรับการรวมหุ่นยนต์ชีวภาพ-สำหรับการนำส่งยาแบบกำหนดเป้าหมาย

การตั้งค่าการทดลอง

นักวิจัยยังได้ทำการทดสอบทดลองเกี่ยวกับพลังงานที่สร้างโดยเซลล์ชีวภาพ พวกเขาแยกกล้ามเนื้อปลาลิ้นหมาออกจากหนูและใส่อิเล็กโทรดภายในเซลล์เข้าไปในเส้นใยเดี่ยว ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในการเก็บเกี่ยวพลังงานไฟฟ้าโดยตรงจากเยื่อหุ้มเซลล์ ในระหว่างการทดสอบ พวกเขารวบรวมแรงดันไฟฟ้า -60 mV และพลังงานไฟฟ้า 2 µJ ซึ่งเก็บไว้ในตัวเก็บประจุขนาด 1 mF และนำไปใช้จ่ายพลังงานให้กับอุปกรณ์ตรวจจับแบบพาสซีฟในที่สุด นักวิจัยแสดงให้เห็นว่ากล้ามเนื้อโครงร่างทำงานได้ดีกว่าโอโอไซต์ที่ใช้ในการศึกษาก่อนหน้านี้

ชาร์จตัวเก็บประจุผ่านเส้นใยกล้ามเนื้อดิ้นรน

นักวิจัยเปรียบเทียบผลการทดลองกับแบบจำลองวงจร RLC ซึ่งเผยให้เห็นข้อตกลงที่ดีระหว่างข้อมูลที่วัดได้กับการพยากรณ์ทางทฤษฎี อย่างไรก็ตาม แรงดันไฟฟ้าต่ำที่ได้รับจากเส้นใยอาจทำให้เกิดความท้าทายในการใช้อินเทอร์เฟซอิเล็กทรอนิกส์กำลังต่ำ-สำหรับการสื่อสารไร้สาย อย่างไรก็ตาม เซ็นเซอร์อุณหภูมิอัตโนมัติที่เสนอในการศึกษานี้ใช้ตัวเก็บประจุที่เลือกมาโดยเฉพาะซึ่งเชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดพลังงานชีวภาพ- และสามารถสื่อสารกับตัวรับสัญญาณภายนอกในระยะใกล้ (10 มม.)

เมื่อปรับเทียบเซ็นเซอร์อุณหภูมิแล้ว จะส่งข้อมูลอุณหภูมิที่แบนด์วิดธ์ 160 Hz ตลอดช่วงตั้งแต่อุณหภูมิห้องไปจนถึงอุณหภูมิที่เกี่ยวข้องทางชีวภาพ (30 องศาถึง 50 องศา) การย่อขนาดในอนาคตอาจทำให้สามารถตรวจจับอุณหภูมิด้วยความถี่สูง-ได้ แต่จำเป็นต้องออกแบบประสิทธิภาพการใช้พลังงานของวงจรอิเล็กทรอนิกส์อย่างระมัดระวัง เพื่อลดความต้านทานต่อปรสิตและการกระจายพลังงานเพิ่มเติม