আজ, স্বায়ত্তশাসিত এবং স্ব{0}}চালিত সেন্সরগুলি বিভিন্ন ক্ষেত্রে প্রয়োগ করা হয় যেমন ইন্টারনেট অফ থিংস (IoT), শিল্প অটোমেশন, স্মার্ট শহর এবং কাঠামোগত স্বাস্থ্য পর্যবেক্ষণ (SHM)৷ এই কাঠামোর মধ্যে, একাডেমিক গবেষণা ক্ষুদ্র ইলেকট্রনিক ডিভাইসের শক্তির চাহিদা মেটাতে টেকসই এবং বৃত্তাকার সমাধানের পথপ্রদর্শক করেছে।
এমইএমএস কনসাল্টিংয়ের মতে, ইতালির পেরুজিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের গবেষকরা সম্প্রতি জৈবিক কোষ এবং তাদের আশেপাশের দূরবর্তী তাপমাত্রা পরিমাপের জন্য একটি অভিনব পদ্ধতির প্রস্তাব করেছেন। এই পদ্ধতিটি একটি একক ফ্লাউন্ডার পেশী ফাইবার থেকে সংগ্রহ করা বৈদ্যুতিক শক্তিকে ব্যবহার করে। একটি অপ্টিমাইজড RLC সার্কিট ঘরের মধ্যে এমবেড করা হয়, যেখানে ক্যাপাসিটর একটি শক্তি সঞ্চয়কারী ইউনিট এবং একটি তাপমাত্রা সেন্সর উভয়ই কাজ করে, এটির অন্তর্নিহিত তাপ সংবেদনশীলতাকে কাজে লাগিয়ে। পরীক্ষামূলক তথ্য নিশ্চিত করেছে যে উন্নত সিস্টেমটি কোষের ঝিল্লি থেকে সংগ্রহ করা শক্তি ব্যবহার করে তারবিহীনভাবে তাপমাত্রা প্রেরণ করতে পারে এবং জৈবিকভাবে প্রাসঙ্গিক সীমার মধ্যে কাজ করে (30 ডিগ্রি থেকে 50 ডিগ্রি)। এই স্ব-চালিত তাপমাত্রা সেন্সর বায়োমেডিকাল সেন্সিং এবং নন-আক্রমণাত্মক দূরবর্তী তাপমাত্রা নিরীক্ষণকে উন্নত করার সম্ভাবনা রাখে। গবেষণার ফলাফল ন্যানো এনার্জি জার্নালে "সেলফ-পাওয়ারড টেম্পারেচার সেন্সর হারনেসিং মেমব্রেন পটেনশিয়াল অফ লিভিং সেলস" শিরোনামে প্রকাশিত হয়েছে৷
এই কাজে, গবেষকরা বিবেচনা করেছেন যে পেশী তন্তুগুলি ঝিল্লির সম্ভাব্য পার্থক্যকে সর্বাধিক করতে পারে, কারণ তাদের বিশ্রামের সম্ভাবনা -90 mV এ পৌঁছাতে পারে। তারা স্ব-চালিত বায়োসেন্সর প্রযুক্তি বাস্তবায়নের সম্ভাব্যতা মূল্যায়নের জন্য একমাত্র পেশী তন্তুগুলির ঝিল্লি সম্ভাবনাকে ব্যবহার করে অন্বেষণ করেছে৷ প্রাথমিক LTspice সিমুলেশনগুলি একটি বেতার যোগাযোগ ব্যবস্থা ডিজাইন করার জন্য নিযুক্ত করা হয়েছিল যা আগ্রহ-তাপমাত্রার জৈবিক পরামিতি পরিমাপ করতে সক্ষম। এই লক্ষ্যে, গবেষকরা একটি RLC সার্কিট মডেল এবং অপ্টিমাইজ করেছেন যার দোলন ফ্রিকোয়েন্সি সেলুলার তাপমাত্রার সাথে পরিবর্তিত হয়। এটি বিভিন্ন পরীক্ষামূলক অবস্থার অধীনে একমাত্র পেশী ফাইবার দ্বারা সরাসরি চালিত তাপমাত্রা সেন্সরগুলির বানোয়াট এবং পরীক্ষাকে সক্ষম করে, যা তাদের সামগ্রিক দক্ষতা এবং নির্ভরযোগ্যতার মূল্যায়নের অনুমতি দেয়।
বায়োইলেকট্রিক জেনারেটর এবং এনার্জি হার্ভেস্টিং সার্কিট
গবেষকদের পরীক্ষামূলক সেটআপের মাধ্যমে, বিভিন্ন তাপমাত্রায় স্যাঁতসেঁতে দোলন ফ্রিকোয়েন্সি ব্যবহার করার জন্য ক্যাপাসিটর C1 এর বৈচিত্রগুলি ব্যবহার করা যেতে পারে। যেহেতু কঙ্কালের পেশী তন্তুগুলি স্তন্যপায়ী দেহের সর্বত্র উপস্থিত থাকে, তাই গবেষকদের পদ্ধতিটি একটি স্ব-চালিত তাপমাত্রা সেন্সরকে মানবদেহের যে কোনও জায়গায় স্থাপন করতে সক্ষম করে৷ এটি অন্তঃকোষীয় তাপমাত্রার ওঠানামার নিরীক্ষণ এবং বোঝার সুবিধা দেয়, যা বিভিন্ন জৈবিক প্রক্রিয়ার জন্য গুরুত্বপূর্ণ প্রভাব রাখতে পারে-যেমন ম্যালিগন্যান্ট স্তন টিউমারের বিস্তার-অথবা লক্ষ্যযুক্ত ওষুধ সরবরাহের জন্য জৈব-রোবট সংহত করার জন্য।
পরীক্ষামূলক সেটআপ
গবেষকরা জৈবিক কোষ দ্বারা উত্পন্ন শক্তির উপর পরীক্ষামূলক পরীক্ষাও পরিচালনা করেছেন। তারা ইঁদুর থেকে ফ্লাউন্ডার পেশীকে বিচ্ছিন্ন করে এবং কোষের ঝিল্লি থেকে সরাসরি বৈদ্যুতিক শক্তি সংগ্রহের সম্ভাব্যতা প্রদর্শন করে একটি একক ফাইবারে একটি অন্তঃকোষীয় ইলেক্ট্রোড প্রবেশ করায়। পরীক্ষার সময়, তারা -60 mV এবং 2 µJ বৈদ্যুতিক শক্তির একটি ভোল্টেজ সংগ্রহ করেছিল, যা একটি 1 mF ক্যাপাসিটরে সংরক্ষিত ছিল এবং শেষ পর্যন্ত একটি প্যাসিভ সেন্সিং ডিভাইসকে শক্তি দিতে ব্যবহৃত হয়েছিল। গবেষকরা দেখিয়েছেন যে কঙ্কালের পেশী পূর্ববর্তী গবেষণায় ব্যবহৃত oocytes থেকে আরও ভাল কাজ করে।
ফ্লাউন্ডার পেশী ফাইবারগুলির মাধ্যমে একটি ক্যাপাসিটর চার্জ করা
গবেষকরা একটি RLC সার্কিট মডেলের সাথে পরীক্ষামূলক ফলাফলের তুলনা করেছেন, মাপা ডেটা এবং তাত্ত্বিক ভবিষ্যদ্বাণীগুলির মধ্যে ভাল চুক্তি প্রকাশ করে। যাইহোক, ফাইবার থেকে সংগ্রহ করা কম ভোল্টেজ ওয়্যারলেস যোগাযোগের জন্য কম -শক্তির ইলেকট্রনিক ইন্টারফেস বাস্তবায়নের জন্য চ্যালেঞ্জ তৈরি করতে পারে। তবুও, এই গবেষণায় প্রস্তাবিত স্বায়ত্তশাসিত তাপমাত্রা সেন্সরটি বায়ো-শক্তি জেনারেটরের সাথে সংযুক্ত একটি বিশেষভাবে নির্বাচিত স্টোরেজ ক্যাপাসিটর ব্যবহার করে এবং কাছাকাছি পরিসরে (10 মিমি) একটি বহিরাগত রিসিভারের সাথে যোগাযোগ করতে পারে।
এই তাপমাত্রা সেন্সর, একবার ক্যালিব্রেট করা হলে, ঘরের তাপমাত্রা থেকে জৈবিকভাবে প্রাসঙ্গিক তাপমাত্রায় (30 ডিগ্রি থেকে 50 ডিগ্রি) পর্যন্ত 160 Hz ব্যান্ডউইথের তাপমাত্রার ডেটা প্রেরণ করে। ভবিষ্যতের ক্ষুদ্রকরণ উচ্চতর-ফ্রিকোয়েন্সি তাপমাত্রা সেন্সিং সক্ষম করতে পারে, কিন্তু এর জন্য পরজীবী প্রতিরোধ এবং আরও শক্তি অপচয় কমানোর জন্য ইলেকট্রনিক সার্কিটের শক্তি দক্ষতাকে সাবধানে ডিজাইন করা প্রয়োজন।
তাপমাত্রা সেন্সর বৈশিষ্ট্য
সংক্ষেপে, গবেষকরা ছোট-স্কেল জৈব-এমবেডেড অ্যাপ্লিকেশনের জন্য শক্তির উত্স হিসাবে জৈবিক কোষের সম্ভাব্যতা তুলে ধরেছেন। জীবন্ত কোষের কার্যকারিতা ব্যবহার করে-বিশেষ করে প্রাণী কোষ (পেশীর তন্তু)-রাসায়নিক শক্তিকে বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তরিত করা যেতে পারে, স্ব-চালিত জৈব-এমবেডেড সেন্সরগুলির বিকাশকে সক্ষম করে৷ রিচার্জেবল ব্যাটারি এবং গতিশক্তি সংগ্রহ প্রযুক্তির তুলনায়, এই সমাধানটি স্বতন্ত্র সুবিধা প্রদান করে, যা জৈব সিস্টেমে এমবেডেড ইলেকট্রনিক্সের ভবিষ্যতের একীকরণের পথ প্রশস্ত করে। এই প্রযুক্তি জীবন্ত প্রাণীর মধ্যে জৈব কোষের সাথে সরাসরি ইন্টারঅ্যাক্ট করতে সক্ষম বায়ো{10}}স্বায়ত্তশাসিত সেন্সরগুলির একটি শ্রেণী স্থাপনের প্রতিশ্রুতি রাখে। এই ক্ষেত্রে আরও গবেষণা এবং উন্নয়ন শক্তি সংগ্রহের কৌশলগুলির অগ্রগতিতে এবং জৈব-এম্বেডেড ইলেকট্রনিক্সের বিবর্তনে অবদান রাখবে৷