Drukowanie 3D używane do projektowania termoelektrycznych urządzeń do monitorowania stanu zdrowia

Grupa studentów z Uniwersytetu Santa Clara opracowała nadający się do noszenia biosensor, który wykorzystuje moc termoelektryczną. Częściowo wydrukowany prototyp opaski z nadrukiem 3D wykorzystuje ciepło ciała, otaczające powietrze i radiatory, aby stworzyć różnicę temperatur między modułami termoelektrycznymi, która wytwarza energię elektryczną o bardzo niskim napięciu. Konwerter podwyższający napięcie zwiększa napięcie do poziomu wymaganego przez baterie urządzeń medycznych.

"Naszym celem było wykorzystanie tej wygenerowanej mocy do ładowania baterii urządzeń medycznych z sieci, zwiększając swobodę użytkowania urządzeń medycznych i pozwalając na medyczne dostęp do urządzeń bez prądu "- wyjaśniają naukowcy. "Z powodzeniem skonstruowaliśmy nadający się do noszenia prototyp, który generuje napięcie wymagane przez baterię elektrokardiograficzną; jednak dalszy moduł termoelektryczny i optymalizacja rozpraszania ciepła są niezbędne do wygenerowania wystarczającego prądu do naładowania baterii. "

Studenci zwracają również uwagę, że 13% światowej populacji żyje bez dostępu do elektryczności, co oznacza, że nie mają dostępu do elektronicznych urządzeń medycznych, które muszą być regularnie obciążane. Urządzenie medyczne z napędem termoelektrycznym jeszcze go nie wprowadziło na rynek, ale prototyp opracowany przez uczniów jest obiecujący.

Główną funkcją urządzenia jest przekształcenie różnicy temperatury wytworzonej przez ciepło ciała i otaczające powietrze do wyjścia napięciowego wystarczającego do naładowania akumulatora poręcznego EKG lub innego niskonakładowego urządzenia medycznego. Składa się on z czterech podsystemów: wytwarzania energii, zwiększenia napięcia, ładowania baterii i możliwości zużycia.

Drukowanie 3D zostało użyte do stworzenia obudowy modułów termoelektrycznych, a mianowicie drukarki 3D Formlabs Form 2. Obudowa może być najważniejszą częścią projektu - uczniowie określają ją jako podstawę do opatentowania jej konstrukcji.

"Nasza obudowa w unikalny sposób łączy razem moduł termoelektryczny i radiator przy użyciu drukowanego plastiku 3D" stan studentów. "Nowatorskie części naszego projektu obejmują grzbiety służące do utrzymywania radiatora w miejscu, paski do łatwego łączenia w szeregi lub równoległe wzory oraz solidność obudowy, która chroni i izoluje elektrycznie delikatne przewody modułów termoelektrycznych."

Wybrano drukowanie 3D, ponieważ pozwoliło na znaczne skrócenie czasu między kolejnymi iteracjami, a materiał był mocny i wystarczająco wytrzymały, aby wytrzymać uderzenia i chronić komponenty w środku. Opaska działa przy użyciu ciepła ciała z nadgarstka,która podgrzewa dolną część modułów termoelektrycznych, podczas gdy radiatory odprowadzają ciepło z górnej części modułów. Różnica temperatur w całej modułów tworzy prąd, który jest wzmacniany za pomocą konwertera doładowania.

W artykule wyjaśnia szczegółowo jak temperatura jest używany do zasilania urządzenia i eliminuje potrzebę stosowania jakichkolwiek zewnętrznych ładowanie lub źródło zasilania. Można przeczytać cały dokument, zatytułowany „Zasilanie czujnika biologicznego Korzystanie Wearable termoelektryczne technologii” tutaj.

Wygląda prawie jak prosty pomysł, a to nic dziwnego, że żadne urządzenie medyczne jak to osiągnął jeszcze na rynek. Jeśli takie urządzenie wprowadzi je na rynek, może to mieć ogromny wpływ na życie milionów ludzi. Baterie nie mogą być wyeliminowane jako niezbędnej technologii, ale pod względem noszenia urządzeń medycznych, stosując temperaturę do zasilania nich może być przyszłość.

Autorzy referatu należą Anneliese Bals, Noah Barnes, Rafael Bravo, Nicholas Garcia, Joseph O'Bryan i Dylan Santana CD3D .