Ingestible sensor is powered by stomach acid / Sensore ingeribile è alimentato da acido dello stomaco.

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Joseph Cotellessa

The small, ingestible voltaic cell is sustained by the acidic fluids in the stomach. Credit: Diemut Strebe

Researchers from MIT and Brigham and Women’s Hospital in the US have designed and developed an ingestible electronic device that is powered by stomach acid.
According to the team the system is able to generate enough power to run small sensors or drug delivery devices for extended periods of time, and could lead to novel ways of monitoring patient health and treating disease.
Ingestible medical devices are usually powered by small batteries, but these self-discharge over time and can pose safety risks for patients.
In an effort to develop an alternative approach the team took their initial inspiration from the so-called lemon battery, a simple voltaic cell consisting of two electrodes stuck in a lemon. The citric acid in the lemon carries a small electric current between the two electrodes.

To replicate that strategy, the researchers attached zinc and copper electrodes to the surface of their ingestible sensor. The zinc emits ions into the acid in the stomach to power the voltaic circuit, generating enough energy to power a commercial temperature sensor and a 900-megahertz transmitter.
In tests in pigs, the devices took an average of six days to travel through the digestive tract. While in the stomach, the voltaic cell produced enough energy to power a temperature sensor and to wirelessly transmit the data to a base station located 2 meters away, with a signal sent every 12 seconds.
Once the device moved into the small intestine, which is less acidic than the stomach, the cell generated only about 1/100 of what it produced in the stomach.
The current prototype of the device is a cylinder about 40 millimetres long and 12 millimetres in diameter, but the researchers anticipate that they could make the capsule about one-third that size by building a customised integrated circuit that would carry the energy harvester, transmitter, and a small microprocessor.
Once the researchers miniaturise the device, they anticipate adding other types of sensors and developing it for applications such as long-term monitoring of vital signs. “You could have a self-powered pill that would monitor your vital signs from inside for a couple of weeks, and you don’t even have to think about it. It just sits there making measurements and transmitting them to your phone,” said MIT postdoc Phillip Nadeau, lead author of a paper on the work, which appears in the Feb. 6 issue of Nature Biomedical Engineering.


ITALIANO

I ricercatori del MIT e Brigham e l'ospedale delle donne negli Stati Uniti hanno progettato e messo a punto un dispositivo elettronico ingeribile che è alimentato da acido dello stomaco.
Secondo il gruppo, il sistema è in grado di generare energia sufficiente per eseguire piccoli sensori o dispositivi di somministrazione dei farmaci per lunghi periodi di tempo, e potrebbe portare a nuovi modi per monitorare la salute del paziente e il trattamento della malattia.
I dispositivi medici ingeribili di solito sono alimentati da piccole batterie, ma queste si esauriscono nel tempo e ciò può comportare rischi per la sicurezza per i pazienti.
Nel tentativo di sviluppare un approccio alternativo il gruppo si è ispirato inizialmente alla cosiddetto batteria limone, una semplice cella voltaica costituito da due elettrodi bloccati in un limone. L'acido citrico nel limone porta una piccola corrente elettrica tra i due elettrodi.

Per replicare tale strategia, i ricercatori hanno attaccato elettrodi zinco e rame sulla superficie del loro sensore ingeribile. Lo zinco emette ioni in acido nello stomaco per alimentare il circuito voltaico, generando energia sufficiente per alimentare un sensore di temperatura commerciale ed un trasmettitore a 900 megahertz.
Nei test nei suini, i dispositivi hanno una permanenza media di sei giorni per viaggiare attraverso l'apparato digerente. Mentre nello stomaco, la cella fotovoltaica producono energia sufficiente per alimentare un sensore di temperatura e per trasmettere senza fili i dati ad una stazione base situata 2 metri, con un segnale inviato ogni 12 secondi.
Una volta che il dispositivo viene spostato nel piccolo intestino, che è meno acido dello stomaco, la cella genera solo circa 1/100 di quello che viene generato nello stomaco.
L'attuale prototipo del dispositivo è un cilindro di circa 40 millimetri di lunghezza e 12 mm di diametro, ma i ricercatori anticipano che potrebbero fare la capsula circa un terzo di quello formato con la costruzione di un circuito integrato su misura che comporterebbe una riduzione di energia, un trasmettitore, e un piccolo microprocessore.
Una volta che i ricercatori abbiano miniaturizzato il dispositivo, anticipano l'aggiunta di altri tipi di sensori e con lo sviluppo per applicazioni come il monitoraggio a lungo termine dei segni vitali. "Si potrebbe avere una pillola autoalimentata per monitorare i segni vitali dall'interno per un paio di settimane." 


Da:

https://www.theengineer.co.uk/ingestible-sensor-is-powered-by-stomach-acid/?cmpid=tenews_3083313