可在人體內發電之膠囊型微生物燃料電池

 

刊登日期:2023/2/21
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可吞嚥膠囊裝置可望應用於醫療領域的各種診斷或治療,但如何為設備供電仍是阻礙其發展的一項課題。而紐約州立大學賓漢頓分校(Binghamton University)則開發了一款可以在小腸中選擇性發電之膠囊型微生物燃料電池。新開發的膠囊型生物電池係以過去10年的研究成果為基礎,利用細菌生成低電力,進而為感測器或Wi-Fi供電。研究團隊利用了形成休眠狀態孢子的枯草桿菌,並將休眠狀態的孢子做為可保存的生物觸媒。孢子在營養豐富的環境中發芽,並恢復為具有增殖、代謝等能力的細菌結構。新微生物燃料電池即利用了此項機制。

此外,在小腸中選擇性發電的方法利用了消化器官中pH值的差異。透過pH反應膜的利用,膠囊型電池不會在酸性的胃中而是在中性的小腸中活性化。雖然食道與小腸同為中性,但通過的時間僅10秒,故不受影響。到達小腸約1小時後,孢子發芽並產生電能,功率密度約為100 μW/cm2,足以進行無線通訊。目前研究團隊已著手推動電池的改良,期進一步縮短發芽時間、提升電力密度。新開發的低功率微生物燃料電池可望適用於生化感測器、藥物傳輸系統、電氣刺激裝置等用途。


資料來源: https://engineer.fabcross.jp/archeive/230119_biobatteries.html
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