அணியக்கூடிய உணரிகளில் பேட்டரி குறித்த கவலைக்கு முடிவு

அணியக்கூடிய உணரிகளில் பேட்டரி குறித்த கவலைக்கு முடிவு

உடற்பயிற்சியைத் தொடங்கும் தருணத்தில் ஃபிட்னஸ் டிராக்கரின் மின்சாரம் தீர்ந்துவிடும்போது ஏற்படும் அந்தச் சிறிய பதற்றம் உங்களுக்குத் தெரிந்திருக்கும். இதயத் துடிப்பு, எரிக்கப்பட்ட கலோரிகள், உடற்பயிற்சியின் தீவிரம் ஆகியவற்றைக் கண்காணிக்க வேண்டிய சாதனம் திடீரென மணிக்கட்டில் கட்டியிருக்கும் பயனற்ற பிளாஸ்டிக் பொருளாகிவிடுகிறது. சார்ஜிங் கேபிள்களைத் தேடுவதால் ஏற்படும் எரிச்சல், சுவர் மின் இணைப்பிலிருந்து அடிக்கடி மின்னேற்ற வேண்டிய சாதனங்களின் சிரமம், ஒருமுறை பயன்படுத்தும் பேட்டரிகளால் உண்டாகும் சுற்றுச்சூழல் குற்றவுணர்வு ஆகியவை அணியக்கூடிய தொழில்நுட்பத் துறையை நீண்டகாலமாகப் பாதித்து வந்துள்ளன. ஜப்பானைச் சேர்ந்த ஆய்வாளர்கள் இந்தச் சிரமங்களைப் பழங்கதையாக்கக்கூடிய தொழில்நுட்பத்தை உருவாக்கியுள்ளனர். டோக்கியோ அறிவியல் பல்கலைக்கழகக் குழு, மனித வியர்வையிலிருந்தே நேரடியாக மின்சாரம் உற்பத்தி செய்யும், தோலில் பொருத்தக்கூடிய மெல்லிய ஒட்டுத்தகட்டை உருவாக்கியுள்ளது. இதனால் மீண்டும் மின்னேற்றக்கூடிய பேட்டரிகளோ சார்ஜிங் கேபிள்களோ தேவையில்லை.

இந்த முன்னேற்றத்தின் மையமாக இருப்பது, காகித அடிப்படைத்தளங்களில் முழுமையான உயிரி எரிபொருள் மின்கலங்களை ஒரே கட்டத்தில் திரை அச்சிட உதவும் நீர் சார்ந்த நொதி மை ஆகும். 2026 பிப்ரவரி 6 அன்று ACS Applied Engineering Materials இதழில் இணையத்தில் வெளியிடப்பட்ட இந்த ஆய்வு, 0.63 வோல்ட்டில் ஒரு சதுர சென்டிமீட்டருக்கு சுமார் 165 மைக்ரோவாட் (ஒரு சதுர அங்குலத்திற்கு சுமார் 1,065 மைக்ரோவாட்) உச்ச மின் அடர்த்தியைப் பதிவு செய்துள்ளது. குறைந்த ஆற்றல் தேவைப்படும் உயிரி உணரிகளையும் வயர்லெஸ் தரவுப் பரிமாற்றத்தையும் இயக்க இந்த மின்வெளியீடு போதுமானது. உடற்பயிற்சி, மருத்துவப் பராமரிப்பு, அன்றாட வாழ்க்கை ஆகியவற்றின்போது உடல்நலத்தைக் கண்காணிக்கும் முறையை இது மாற்றக்கூடும். சேமிக்கப்பட்ட ஆற்றலிலிருந்து பெறப்படும் ஆற்றலுக்கு மாறுவதைக் குறிக்கும் இந்தப் புதுமை, உடலின் சொந்த வேதியியலையே எரிபொருளாகப் பயன்படுத்துகிறது.

தூய மற்றும் பயன்பாட்டு வேதியியல் துறையைச் சேர்ந்த ஆய்வுக் குழுவுக்குத் தலைமை தாங்கிய இணைப் பேராசிரியர் இசாவோ ஷிதாண்டா, இதுபோன்ற தொழில்நுட்பங்களைப் பல ஆண்டுகளாக ஆய்வகங்களுக்குள் மட்டுமே முடக்கி வைத்திருந்த உற்பத்தித் தடைகளைத் தகர்ப்பதே இலக்காக இருந்தது என்கிறார். ஒரே முறையில் சீராக அச்சிடக்கூடிய மையை உருவாக்கியதன் மூலம், பேட்டரி தேவையற்ற அணியக்கூடிய உயிரி உணரிகளைப் பெருமளவில் உற்பத்தி செய்வதற்கான நடைமுறை வழியை இந்தக் குழு திறந்துள்ளது. உலகளாவிய அணியக்கூடிய மருத்துவச் சாதனச் சந்தையின் மதிப்பு 195 பில்லியன் டாலரை நெருங்கும் நிலையில் இந்த முன்னேற்றம் வந்துள்ளது. பேட்டரிகளை நீக்குவது இத்துறையின் மிக அவசரமான பொறியியல் சவால்களில் ஒன்றாகும்.

உடல் வேதியியலை மின்சாரமாக மாற்றுதல்

இந்தச் சாதனங்கள் நொதி உயிரி எரிபொருள் மின்கலங்கள் (EBFCs) என அழைக்கப்படுகின்றன. உடல் திரவங்களில் வேதிவினைகளைத் தூண்ட உயிரியல் நொதிகளைப் பயன்படுத்தி இவை மின்சாரம் உற்பத்தி செய்கின்றன. இந்த ஆய்வில், வியர்வையில் உள்ள வளர்சிதை மாற்றத்தின் துணைப் பொருளான லாக்டேட் முக்கிய எரிபொருளாகும். உடற்பயிற்சியின்போது, தசைகள் ஆற்றலுக்காக குளுக்கோஸைப் பயன்படுத்தும்போது லாக்டேட்டை உருவாக்குகின்றன; இந்தச் சேர்மத்தில் ஒரு பகுதி வியர்வை வழியாக உடலைவிட்டு வெளியேறுகிறது. லேசான செயல்பாடு முதல் தீவிர உடல் உழைப்பு வரையிலான உண்மையான உடற்பயிற்சி நிலைகளுக்குப் பொருந்தும் வகையில், லிட்டருக்கு சுமார் 1 முதல் 25 மில்லிமோல் வரையிலான லாக்டேட் செறிவுகளை அளவிடும் முறையை ஜப்பானிய ஆய்வாளர்கள் வடிவமைத்தனர்.

மின்வேதியியல் செயல்முறை எளிமையாகவும் நேர்த்தியாகவும் உள்ளது. ஒரு மின்முனையில், லாக்டேட் மூலக்கூறுகளிலிருந்து எலக்ட்ரான்களைப் பிரித்தெடுக்க நொதிகள் உதவுகின்றன. பின்னர் இந்த எலக்ட்ரான்கள் வெளிப்புற மின்சுற்று வழியாகச் சென்று மின்னோட்டத்தை உருவாக்குகின்றன. எதிர்முனையில், சுற்றியுள்ள காற்றிலிருந்து ஆக்சிஜன் இந்த எலக்ட்ரான்களை ஏற்று வினையை நிறைவு செய்கிறது. எலக்ட்ரான்களின் இந்தத் தொடர்ச்சியான ஓட்டம், சேமிக்கப்பட்ட மின்னூட்டோ வெளிப்புற மின்சக்தி மூலமோ தேவையின்றி, உணர்தல் மற்றும் தரவுப் பரிமாற்றத்திற்குப் பயன்படும் மின்சாரத்தை வழங்குகிறது. உடலால் இயல்பாகவே உற்பத்தி செய்யப்படும் வேதிப்பொருள்களைச் சார்ந்திருப்பதால், நடப்பது, உடற்பயிற்சி செய்வது அல்லது அன்றாடப் பணிகளைச் செய்வது போன்ற வழக்கமான செயல்பாடுகளின்போது செயலற்ற முறையிலேயே மின்சாரம் உற்பத்தியாகிறது.

இதே ஆய்வுக் குழுவின் முந்தைய ஆய்வுகள், இந்த மின்வெளியீடு புளூடூத் குறைந்த ஆற்றல் (Bluetooth Low Energy) அமைப்புகளை இயக்க முடியும் என்பதை ஏற்கெனவே காட்டியுள்ளன. இதன்மூலம் பேட்டரி உதவியின்றி வியர்வையில் உள்ள லாக்டேட் அளவுகளைச் சாதனம் வயர்லெஸ் முறையில் அனுப்புகிறது. இதனால் தன்னியக்க மின்சக்தியுடன் இயங்கும் கண்காணிப்புச் சுழற்சி உருவாகிறது: நீங்கள் எவ்வளவு கடினமாக உழைக்கிறீர்களோ, அவ்வளவு அதிகமாக வியர்வை உற்பத்தியாகிறது; அதனால் உங்கள் உடல் நிலை குறித்த தரவை அனுப்பக் கிடைக்கும் மின்சாரமும் அதிகரிக்கிறது. அணியக்கூடிய உடல்நலக் கண்காணிப்புக்கு இந்தத் தொடர்பு முக்கியமானது. உடலுக்கு அதிகக் கண்காணிப்பு தேவைப்படும் நேரத்திலேயே உணரியின் செயல்திறன் அதிகரிக்கும் என்பதே இதன் பொருள்.

உற்பத்தித் தடையைத் தகர்த்தல்

பல ஆண்டுகளாக, நொதி உயிரி எரிபொருள் மின்கலங்கள் ஆய்வகச் சூழல்களில் நம்பிக்கையளித்துள்ளன. ஆனால் உற்பத்திச் சவால்களால் அவை பரவலாகப் பயன்படுவது தடைப்பட்டுள்ளது. வழக்கமான தயாரிப்பு முறைகளில், அதிக உழைப்பு தேவைப்படும் பல கட்டங்கள் உள்ளன. உற்பத்தியாளர்கள் முதலில் கார்பன் மின்முனை அடுக்கை அச்சிட வேண்டும்; பின்னர் நொதி மற்றும் மத்தியஸ்தக் கரைசல்களைத் தனித்தனியாக மேற்பரப்பில் சொட்டிக் காயவைக்க வேண்டும். இந்தப் பலகட்டச் செயல்முறை சாதனங்களுக்கிடையே கணிசமான வேறுபாடுகளை ஏற்படுத்துவதால், தரக் கட்டுப்பாடு கடினமாகி, பெருமளவு உற்பத்தி நடைமுறைக்கு ஒவ்வாததாகிறது. ஒவ்வொரு துளியிலும் விழும் திரவத்தின் அளவிலோ, அது காயும் நேரத்திலோ ஏற்படும் சிறிய வேறுபாடுகூட ஒட்டுத்தகடுகளுக்கு இடையே மின்வெளியீட்டையும் உணர்திறனையும் மாற்றிவிடலாம்.

இந்தச் சவாலை எதிர்கொள்ள, இணைப் பேராசிரியர் இசாவோ ஷிதாண்டாவும் அவரது குழுவினரும், டோக்கியோ அறிவியல் பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த திருமதி மஹிரோ ஓமோரியும் RESONAC Co. Ltd நிறுவனத்தைச் சேர்ந்த திரு மிட்சுரு ஹனசாகியும் இணைந்து, இந்த நுட்பமான பல கட்டங்களை ஒரே அச்சிடக்கூடிய அடுக்காகச் சுருக்கும் கலவையை உருவாக்கினர். அச்சிடக்கூடிய மையில் செயல்படும் வேதிப்பொருள்களை முன்கூட்டியே கலப்பதே இந்தப் புதுமையின் அடிப்படை. இதனால் மெல்லிய காகித அடிப்படைத்தளத்தின் மீது வலைத் திரை வழியாக ஒரே முறையில் இரு மின்முனைகளையும் தயாரிக்க முடிகிறது.

உழைப்பு அதிகம் தேவைப்படும், திறனற்ற, செலவுமிக்க EBFC தயாரிப்பு நுட்பங்களைத் தவிர்க்க, சீராக அச்சிடக்கூடியதும் பெருமளவு உற்பத்திக்கு ஏற்றதுமான நொதி மையைச் சந்தைக்குக் கொண்டுவர வேண்டும்.

இந்தத் திரை அச்சிடும் அணுகுமுறை ஏற்கெனவே தொழில்துறை உற்பத்தியில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. எனவே, தற்போதுள்ள உற்பத்தி வரிசைகளில் இந்தத் தொழில்நுட்பத்தை எளிதாக ஒருங்கிணைக்க முடியும். நீர் சார்ந்த கலவையில் நொதிகளின் நுட்பமான கட்டமைப்பைச் சேதப்படுத்தக்கூடிய கரிமக் கரைப்பான்கள் இல்லை. இதனால் அச்சிடும் செயல்முறைக்குப் பிறகும் உயிரியல் கூறுகளின் செயல்திறன் நிலைத்திருக்கிறது. இந்த ஒருங்கிணைப்பு சாதனங்களுக்கிடையிலான வேறுபாடுகளைக் குறைக்கிறது. இதன் மூலம் ஆய்வகத்தில் அச்சிட்ட பொருள்களைத் தொழிற்சாலைகள் தயாரிக்கக்கூடிய நீடித்த அணியக்கூடிய உணரிகளாக மாற்றுவது அடுத்த சவாலாகிறது.

சரியான மையை உருவாக்குதல்

நிலையான, அச்சிடக்கூடிய நொதி மையை உருவாக்க பல்வேறு கூறுகளை கவனமாகச் சமநிலைப்படுத்த வேண்டியிருந்தது. மிக அதிக பரப்பளவைக் கொண்ட நுண்துளைப் பொருளான மெக்னீசியம் ஆக்சைடு வார்ப்புருவைப் பயன்படுத்தித் தயாரிக்கப்பட்ட மீசோபோரஸ் கார்பனை, எலக்ட்ரான் பரிமாற்றத்தை எளிதாக்கும் வேதியியல் மத்தியஸ்தர்களுடன் ஆய்வுக் குழு இணைத்தது. நுண்துளை அமைப்புக்குள் நொதிகளுக்கான நிலையான சூழலைப் பேணியபடியே, கார்பன் பரப்புகளுடன் வலுவாகப் பிணையும் POLYSOL எனப்படும் புதுமையான நீர் சார்ந்த பிணைப்பானையும் அவர்கள் சேர்த்தனர். திரை அச்சிடுவதற்குத் தேவையான சரியான பதத்தை அடைய கார்பாக்சிமெத்தில் செல்லுலோஸ் தடிப்பாக்கியாகப் பயன்படுத்தப்பட்டது.

கார்பாக்சிமெத்தில் செல்லுலோஸைச் சேர்த்தது குறிப்பாக முக்கியத்துவம் வாய்ந்தது. Nature இதழில் வெளியான தொடர்புடைய ஆய்வுகள், இந்தச் சேர்ப்புப் பொருள் மீசோபோரஸ் கார்பன் மைகளின் சிதறுதிறனை மேம்படுத்தி, பொருளின் உட்புற நுண்துளைகளை எளிதில் அணுகக்கூடியதாக மாற்றுகிறது எனக் காட்டியுள்ளன. முந்தைய ஆய்வுகளில், இதேபோன்ற கார்பன் கலவைகளில் CMC சேர்க்கப்பட்டபோது, சேர்க்கைப் பொருள் இல்லாமல் தயாரிக்கப்பட்ட மின்முனைகளுடன் ஒப்பிடுகையில் அதிகபட்ச மின்னோட்ட அடர்த்தி இருமடங்குக்கும் அதிகமாகவும், மின் அடர்த்தி 2.5 மடங்குக்கும் அதிகமாகவும் உயர்ந்தது.

உயிரி எரிபொருள் மின்கலத் தயாரிப்பில் மிகவும் சவாலான பகுதியாக இருப்பது கேத்தோடு; அதாவது எலக்ட்ரான்கள் மின்சுற்றை நிறைவு செய்யும், ஆக்சிஜனைப் பயன்படுத்தும் மின்முனை. ஆக்சிஜனுடன் வினைபுரியும் நொதிகள் குறிப்பாக உணர்திறன் மிக்கவை; வழக்கமான உற்பத்தி முறைகளில் அவற்றை நிலைப்படுத்துவது கடினம். உயிரணுவின் மற்ற பகுதிகளுக்குப் பயன்படுத்தும் அதே அச்சிடக்கூடிய மைக் கலவையில் பிலிரூபின் ஆக்சிடேஸை நேரடியாகப் பதித்து, ஜப்பானியக் குழு ஒரே முறையில் நிலையான, உயர் செயல்திறன் கொண்ட கேத்தோடை உருவாக்கியது. நொதி மையைப் பயன்படுத்தி முழுமையாகச் செயல்படும் கேத்தோடு பகுதியைத் திரை அச்சிடுவதில் இது முதல் வெற்றியாகும். இதன் மூலம் பெருமளவில் உயிரி எரிபொருள் மின்கலங்களை உற்பத்தி செய்வதில் இருந்த கடைசி பெரிய தடையும் நீங்கியுள்ளது.

நிஜ வாழ்க்கைக்கு ஏற்ற செயல்திறன்

மின்வேதியியல் சோதனைகளில், அச்சிடப்பட்ட மின்முனைகள் வழக்கமான சொட்டுக் கலவை முறையில் தயாரிக்கப்பட்ட மின்முனைகளைவிடக் கணிசமாகச் சிறப்பாகச் செயல்பட்டன. லாக்டேட்-ஆக்சிஜன் உயிரி எரிபொருள் மின்கலம் அதிகபட்சமாக ஒரு சதுர சென்டிமீட்டருக்கு 165 மைக்ரோவாட் மின் அடர்த்தியையும், 0.63 வோல்ட் இயக்க மின்னழுத்தத்தையும் எட்டியது. இதேபோன்ற அமைப்புகளில் முன்பு பதிவான ஒரு சதுர சென்டிமீட்டருக்கு 96 மைக்ரோவாட் என்ற அளவைவிட இது கணிசமாக அதிகம். அணியக்கூடிய சாதனங்களுக்கான ஆற்றல் சேகரிப்புத் திறனில் இது பெரிய முன்னேற்றமாகும்.

நம்பகத்தன்மைச் சோதனைகளும் அதே அளவு சிறப்பான முடிவுகளைக் காட்டின. சொட்டுக் கலவை முறையில் தயாரிக்கப்பட்ட மின்முனைகள், சீரற்ற நொதி பரவல் மற்றும் அடிப்படைத்தளத்துடன் குறைவான ஒட்டுதல் காரணமாக, சில நிமிடங்கள் முதல் சில மணி நேரங்களுக்குள் தொடக்கச் செயல்திறனில் பாதிக்கும் குறைவாகச் சரிந்துவிடும். ஆனால் நொதி மை மின்முனைகளில் நீண்ட நேரச் சோதனையின்போது மிகக் குறைந்த அளவிலேயே செயல்திறன் சரிவு காணப்பட்டது. நடைமுறையில் அணிவதற்குத் தேவையான நிலையான செயல்திறனை அவை தக்கவைத்தன.

உடற்பயிற்சியின்போது ஆரோக்கியமானவர்களிடம் காணப்படும் உடலியல் அளவிலான லாக்டேட் செறிவுகளான லிட்டருக்கு சுமார் 1 முதல் 25 மில்லிமோல் வரம்பில் இந்த அமைப்பு திறம்படச் செயல்படுகிறது. வியர்வையின் இயல்பான வேதியியலுடன் இவ்வாறு பொருந்துவது, நிஜ உலகப் பயன்பாட்டுக்கு இந்தச் சாதனம் உகந்ததாக இருப்பதற்கு முக்கியம். தொடர்ந்து அச்சிடும் ரோல்-டு-ரோல் முறையில் சுமார் 1,312 அடி (400 மீட்டர்) அடிப்படைத்தளத்தை அச்சிட்டு, உற்பத்தி அணுகுமுறை தொழில்துறை அளவில் செயல்படும் என்பதையும் குழு நிரூபித்தது. வெற்றிடச் சூழலில் 5 டிகிரி செல்சியஸில் சேமித்த சோதனையில் நொதி செயல்பாடு மிகச் சிறப்பாகப் பாதுகாக்கப்பட்டது. வணிகப் பொருள்களுக்கான சாத்தியமான போக்குவரத்து முறைகளுக்கு இது வழிகாட்டுகிறது.

விளையாட்டுத் துறை மற்றும் சுகாதாரப் பராமரிப்பில் பயன்பாடுகள்

சுய மின்சக்தியில் இயங்கும் வியர்வை உணரிகளுக்கு பல துறைகளில் பயன்பாட்டு வாய்ப்புகள் உள்ளன. விளையாட்டு அறிவியலில், இரத்த மாதிரி எடுப்பதற்காக விளையாட்டு வீரர்கள் நிறுத்த வேண்டிய அவசியமின்றி, உடற்பயிற்சியின் தீவிரம் மற்றும் தசைச் சோர்வு குறித்த உடனடி தகவலை நிகழ்நேர லாக்டேட் கண்காணிப்பு வழங்கக்கூடும். பயிற்சியாளர்கள் சோர்வு வரம்புகளைக் கண்காணிக்கலாம்; விளையாட்டு வீரர்கள் தங்கள் வேகத்தைச் சீரமைக்கலாம்; மதிப்பீடுகளுக்குப் பதிலாக உடனுக்குடன் கிடைக்கும் உயிர்வேதியியல் தரவின் அடிப்படையில் பயிற்சிச் சுமையை மாற்றியமைக்கலாம். வியர்வை லாக்டேட்டுக்கும் இரத்த லாக்டேட்டுக்கும் இடையிலான தொடர்பு சிக்கலானது என்றாலும், செயல்திறனைக் கண்காணிப்பதற்குப் பயனுள்ள முடிவுகளைத் தரும் அளவுக்கு அவற்றின் தொடர்பு வலுவாக உள்ளது.

சுகாதாரப் பராமரிப்பு நிலையங்களில், தொடர்ச்சியான வளர்சிதை மாற்றக் கண்காணிப்பு உடல்நலப் பிரச்சினைகளை முன்கூட்டியே கண்டறிய உதவலாம். முதியோர் இல்லங்கள் மற்றும் முதியோர் பராமரிப்பு மையங்களில், நோயாளிகளால் அறிகுறிகளை எப்போதும் தெளிவாகத் தெரிவிக்க முடியாது. நீரிழப்பு, வெப்ப அழுத்தம், ஆரம்பநிலைத் தொற்று ஆகியவை வியர்வையின் வேதியியலில் அளவிடக்கூடிய மாற்றங்களை ஏற்படுத்துகின்றன. தொடர்ச்சியாகச் செயல்படும், சுய மின்சக்தி கொண்ட தோல் ஒட்டுத்தகடு இந்த மாற்றங்களை வழக்கமான இடைவெளி பரிசோதனைகள் கண்டறிவதற்கு சில மணி நேரங்களுக்கு முன்பே சுட்டிக்காட்டக்கூடும். மருத்துவப் பணியாளர்களுக்கு இந்த முன் எச்சரிக்கைத் திறன் விரைவான தலையீடு, அவசரநிலை மோசமடைவதைக் குறைத்தல், நோயாளிகளுக்கு மேம்பட்ட சிகிச்சை விளைவுகள் ஆகியவற்றைக் குறிக்கிறது. நோயாளிகளைப் பொறுத்தவரை, தோலில் ஒட்டிக்கொள்ளும் காகிதத்தைவிட மெல்லிய தகடு, இதைப் பயன்படுத்துவதற்குத் தடையாக இருக்கக்கூடிய அனைத்தையும் நீக்குகிறது.

வெப்பமான வானிலை சாதாரணச் செயல்பாடுகளையே ஆபத்தானதாக மாற்றும்போது, வளர்சிதை மாற்றத்தின் ஆரம்ப எச்சரிக்கை அறிகுறிகளைக் கண்டறிவதன் மூலம் வெப்பத் தாக்கத்தைத் தடுக்கும் அமைப்புகளுக்கும் இதுபோன்ற உணரிகள் உதவக்கூடும். அறுவைச் சிகிச்சைக்குப் பிந்தைய மீட்பு மற்றும் நாள்பட்ட நோய் மேலாண்மையிலும் இதே எளிய கண்காணிப்பு முறை பொருந்தும். பேட்டரியைச் சார்ந்த சாதனங்களால் தொடர்ந்து பராமரிப்பது கடினமாக இருந்த தரவுகளை, இந்த முறை வழக்கமாகச் சேகரிக்க உதவும்.

சுற்றுச்சூழல் மற்றும் பொருளாதாரத் தாக்கம்

ஒவ்வொரு அணியக்கூடிய சாதனமும் தனித்தனியாகச் சிறியதாகத் தோன்றினாலும், ஒட்டுமொத்த சுற்றுச்சூழல் தாக்கம் கணிசமானது. 2022ஆம் ஆண்டில் உலகம் சுமார் 68.3 மில்லியன் டன் மின்னணுக் கழிவுகளை உருவாக்கியது. அவற்றில் சுமார் 22 சதவீதம் மட்டுமே முறையாகச் சேகரிக்கப்பட்டு மறுசுழற்சி செய்யப்பட்டதாகப் பதிவானது. ஒருமுறை பயன்படுத்தும் வகையில் வடிவமைக்கப்பட்டால் பேட்டரியற்ற ஒட்டுத்தகடுகள் மட்டும் மின்னணுக் கழிவு நெருக்கடியைத் தீர்க்காது. எனினும், சிறிய பேட்டரிகளுக்கான தேவையைக் குறைத்து, சாதனங்களின் வடிவமைப்பை எளிமையாக்கலாம்.

பல தசாப்தங்களாக அணியக்கூடிய உணரிகளின் வடிவமைப்பில் ஆதிக்கம் செலுத்தி வந்த நாணய வடிவ பேட்டரியை நீக்குவதால், சாதனத்தின் பருமன், செலவு, சுற்றுச்சூழல் பாதிப்பு ஆகிய மூன்றும் ஒரே நேரத்தில் குறைகின்றன. தற்போது பேட்டரியை மாற்ற வேண்டிய அல்லது நச்சுக் கூறுகளுடன் அகற்ற வேண்டிய ஒருமுறைப் பயன்பாட்டு மருத்துவ ஒட்டுத்தகடுகளுக்கு, உடல் இயல்பாகவே உற்பத்தி செய்யும் வேதிப்பொருள்களை மட்டுமே கொண்டு இயங்கும் இந்தத் தொழில்நுட்பம் தூய்மையான மாற்றை வழங்குகிறது.

பொருளாதார நோக்கில், இந்தத் தொழில்நுட்பம் செலவைக் கணிசமாகக் குறைக்கும் என எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. முழுத் திரை அச்சிடும் முறைகளைக் கொண்டு சாதனத்தை முழுமையாகத் தயாரிக்க முடிந்தால், ஒவ்வொரு சாதனத்திற்குமான உற்பத்திச் செலவு சுமார் 10 யென்னாகக் குறையலாம். இதனால் ஒருமுறைப் பயன்படுத்தும் அல்லது பெரிய அளவில் அணியக்கூடிய சாதனப் பயன்பாடுகள் பொருளாதார ரீதியாகச் சாத்தியமாகும். 2030ஆம் ஆண்டுக்குள் 195 பில்லியன் டாலரைத் தாண்டும் என ஆய்வாளர்கள் கணிக்கும் உலகளாவிய அணியக்கூடிய மருத்துவச் சாதனச் சந்தையில் இந்தத் தொழில்நுட்பம் பெரும் மாற்றத்தை ஏற்படுத்தக்கூடும்.

சந்தையை எட்டுவதற்கான சவால்கள்

நம்பிக்கையளிக்கும் முடிவுகள் இருந்தாலும், வியர்வையால் இயங்கும் உயிரி எரிபொருள் மின்கலங்களை வணிகச் சாதனங்களில் பரவலாகப் பயன்படுத்துவதற்கு முன் மேலும் ஆய்வு தேவை. வியர்வை, வளைதல், அன்றாட அசைவுகள் ஆகியவற்றைத் தாங்கியபோதும் செயல்திறன் குறையாமல் காகித அடிப்படைத்தளம் இருக்க வேண்டும். வெப்பநிலை மாற்றங்கள், ஆக்சிஜன் வெளிப்பாடு, அணியும்போதான சுற்றுச்சூழல் நிலைமைகள் ஆகியவற்றால் நொதிகளின் செயல்திறன் படிப்படியாகக் குறையலாம். மேலும் மேம்படுத்துதல், நீண்டகாலச் சரிபார்ப்பு, அணியக்கூடிய தளங்களுடன் ஒருங்கிணைத்தல் ஆகியவற்றுக்குப் பிறகு, நடைமுறைப் பயன்பாடு 2030ஐ நெருங்கிய காலத்தில் சாத்தியமாகலாம் எனக் குழு தெரிவிக்கிறது.

நிஜ உலகில் இதன் பயன், அணிவதற்கு வசதியாகவும், அளவீடுகளை நிலையாகப் பேணவும், வெவ்வேறு உடல்வகைகள் மற்றும் செயல்பாட்டு நிலைகளில் மருத்துவர்களுக்கும் பயனாளர்களுக்கும் தெளிவான அறிகுறிகளை வழங்கவும் கூடிய ஒட்டுத்தகடுகளைச் சார்ந்திருக்கும். ரோல்-டு-ரோல் செயல்முறை உற்பத்தியைப் பெருக்க முடியும் என்பதை நிரூபித்தாலும், ஆய்வகச் சூழலிலிருந்து நுகர்வோர் பொருள்களுக்கு மாறுவதற்கு கடுமையான நீடித்தன்மைச் சோதனைகளும் மருத்துவச் சரிபார்ப்பும் தேவை. இந்த இறுதித் தடைகள் நீங்கியதும், அச்சிடும் நிறுவனங்களும் சுகாதாரச் சாதன உற்பத்தியாளர்களும் இந்தத் தொழில்நுட்பத்தை ஏற்றுக்கொள்ளக்கூடிய வலுவான வாய்ப்புள்ளவர்கள் என ஆய்வாளர்கள் கருதுகின்றனர்.

இந்தச் சவால்கள் தீர்க்கப்பட்டால், இதன் பயன்பாடுகளை எளிதில் கற்பனை செய்யலாம். நிகழ்நேர லாக்டேட் கண்காணிப்பு விளையாட்டு வீரர்கள் தங்கள் முயற்சியின் தீவிரத்தைச் செம்மைப்படுத்த உதவும்; செயலற்ற, குறைந்த சுமையிலான கண்காணிப்பு மிகவும் முக்கியமான பராமரிப்புச் சூழல்களில் தொடர்ச்சியான வளர்சிதை மாற்றக் கண்காணிப்பு ஆதரவளிக்கும். ஒருவரின் உடல் நிலையைச் சாதாரணமாக அணிந்திருப்பதன் மூலம் கண்காணிக்கும் உணரிகளுக்கு அடித்தளமாகச் செயல்பட்டு, பாதுகாப்பான, ஆரோக்கியமான சமூகத்தை உருவாக்க இந்தத் தொழில்நுட்பம் பங்களிக்கும் ஆற்றல் கொண்டது.

முக்கிய அம்சங்கள்

• டோக்கியோ அறிவியல் பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த ஜப்பானிய ஆய்வாளர்கள், வியர்வையால் இயங்கும் உயிரி எரிபொருள் மின்கலங்களை ஒரே கட்டத்தில் திரை அச்சிட உதவும் நீர் சார்ந்த நொதி மையை உருவாக்கினர். இது 0.63 வோல்ட்டில் ஒரு சதுர சென்டிமீட்டருக்கு 165 மைக்ரோவாட் மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்கிறது.
• வியர்வையில் உள்ள லாக்டேட்டை நொதி வினைகள் மூலம் மின்சாரமாக மாற்றுவதால், அணியக்கூடிய உணரிகளுக்கு பேட்டரி தேவைப்படுவதில்லை. புளூடூத் குறைந்த ஆற்றல் தரவுப் பரிமாற்றத்துக்குப் போதுமான மின்சாரத்தையும் இது வழங்குகிறது.
• சாதனங்களுக்கு இடையே வேறுபாடுகளை ஏற்படுத்தும் வழக்கமான பலகட்ட உற்பத்தி முறைகளுக்கு மாறாக, புதிய நொதி மை இரு மின்முனைகளையும் காகித அடிப்படைத்தளத்தில் ஒரே நேரத்தில் அச்சிட உதவுகிறது. இதனால் ஒவ்வொரு சாதனத்திற்குமான செலவு சுமார் 10 யென்னாகக் குறையக்கூடும்.
• இந்த அமைப்பு லிட்டருக்கு 1 முதல் 25 மில்லிமோல் வரையிலான லாக்டேட் செறிவுகளை அளவிடுகிறது. இது உண்மையான உடற்பயிற்சி நிலைகளுக்குப் பொருந்துவதுடன், விளையாட்டு வீரர்கள், முதியோர் பராமரிப்பில் உள்ள நோயாளிகள் ஆகியோருக்குத் தொடர்ச்சியான உடல்நலக் கண்காணிப்பையும், வெப்பத் தாக்கத்தைத் தடுப்பதையும் சாத்தியமாக்கலாம்.
• சேமிப்பின்போதான நிலைத்தன்மையை மேம்படுத்துதல், நீண்டகாலச் சரிபார்ப்பு, அணியக்கூடிய தளங்களுடன் ஒருங்கிணைத்தல் ஆகியவை நிறைவடைந்தால், 2030ஐ ஒட்டிய காலத்தில் நடைமுறைப் பயன்பாடு இலக்காகக் கொள்ளப்பட்டுள்ளது.