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新動力電池一步完成發電與儲能

NanoScience
・2012/09/15 ・972字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 577 ・九年級

charging

美國研究人員創造出一種新型的動力電池(power cell),能直接將機械能轉換成化學能儲存起來,需要用時再轉換成電能釋出。相形之下,其他類似技術則是先把機械能轉換成電能,然後才以化學能形式儲存。研究團隊表示,此系統由於略過中間的轉換步驟,因此能提供更高的發電效率,未來若進一步改良,未來或許能裝在鞋底,利用走動對手機電池充電。

隨著可攜式電子設備的數目日益增加,如何維持供電成為一大挑戰。這一點對步兵尤其困難,他們可能長時間在外執行任務而缺乏可靠的電源,又要保持通訊系統、GPS等設備正常運作,因此不得不隨身攜帶大量電池。有鑑於此,科學家們正著手研發能藉由一般身體活動而產生電力的系統,其中鞋類是明顯的目標,因為軍人經常得大量步行,而在鞋底的發電元件能在每一步行走中擷取少許能量。

目前已有數種以鞋類為動力來源的研究正在進行,而上述能將產生的能量直接儲存的裝置是由喬治亞理工學院的Zhong Lin Wang團隊所研發。此動力電池的陰極材料為鋰鈷氧化物,陽極是由垂直生長於鈦表面的二氧化鈦奈米管所構成,兩電極間由壓電材料聚偏氟乙烯(PVDF)薄膜隔開。當電池受到擠壓時,聚偏氟乙烯會產生壓電電荷,驅使鋰離子由陰極移動至陽極,將電能轉變為化學能並儲存於鋰鈦氧化物內。當外力移除而電池鬆弛時,化學能依舊維持儲存狀態,因此連續的壓縮循環便能不斷地儲存能量。欲使用此電池時,只需在陽極與陰極間接上負載,使鋰離子得以回流陰極,化學能便會以電能釋出,而放電後的元件可再次充電。

研究團隊以2.3 Hz的頻率重複壓縮元件,電池的端電壓在4分鐘內增加到約60 mV,可提供1 mA的電流約兩分鐘,雖然遠不足以用來為手機充電,但串聯數個電池仍可供電子計算機使用約10分鐘。為證明此這種設計的效率高於分別發電與儲存,研究人員還利用類似元件製作出以一個電池產出的電能,來驅動另一電池的離子的系統。以儲存能量。此系統在相同的壓縮條件下,能在4分鐘內獲得不到 mV的電壓。

研究人員認為雖然此技術處於非常初期的階段,有許多方法能增進其效能。例如,他們認為大部分壓縮機械能散失在電池的不鏽鋼外殼,而非聚偏氟乙烯薄膜中。Wang預期元件包覆材質的改良將有助於增進整體的效率。詳見Nano Letters|DOI: 10.1021/nl302879t。

譯者:劉家銘(逢甲大學光電學系)
責任編輯:蔡雅芝

資料來源:Power cell generates and stores energy in one step. NanoTech [Aug 31, 2012]

轉載自 奈米科學網


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透過「生長激素刺激測驗」,評估孩童生長激素是否不足

careonline_96
・2022/05/19 ・1899字 ・閱讀時間約 3 分鐘

當孩童因「身高不足」或「生長遲緩」就診「兒童內分泌科」,醫師評估有「生長激素不足症」之疑慮時,會安排小朋友做「生長激素刺激測驗」。

究竟這是什麼樣的檢查呢?什麼時候需要做這個檢查?如何執行?這樣的檢查安全嗎? 以下由林口長庚醫院兒童內分泌科邱巧凡醫師,針對以上家長常見問題做完整說明。

生長激素刺激測驗——什麼時候要做?

  1. 「長的矮」而且「長的慢」!
    (1)長的矮: 身高落在該性別年齡「第三百分位」以下。
    (2)長的慢: 「一年長不到四公分」,或身高曲線往下掉兩大條百分位曲線。
  2. 初步檢查顯示: 骨齡明顯落後,血液檢驗 IGF-1 與 IGFBP-3 濃度不足。
  3. 伴隨其他生長激素不足可能合併的特徵(如前額凸出、顴骨發育不良、鼻梁塌陷、低血糖、陰莖短小、尿道下裂,或合併其他賀爾蒙異常等。)

當以上情形發生,醫師認為孩子有「生長激素缺乏症」的可能,將進一步安排「生長激素刺激測驗」。

生長激素刺激測驗——是什麼?

邱巧凡醫師指出,平常生長激素的分泌呈現「脈衝式分泌」,因此無法從隨機、單一次的血液檢測直接反映個體生長激素分泌的能力。生長激素刺激測驗是藉由藥物的刺激,營造出生長激素必須要分泌的情境,藉此情境來了解分泌的功能是否正常。

目前在台灣可用來做為生長激素刺激測驗的藥物包含:胰島素、clonidine、L-Dopa、Arginine 及 Glucagon。

生長激素刺激測驗——怎麼做?

  • 檢查前的準備
  1. 自檢查當天凌晨零時起「禁食」任何食物。
  2. 填寫「檢查同意書」。
  • 生長激素刺激測驗檢查流程
  1. 於早上 7~9 點,幫受檢兒童建立靜脈留置針(通常選擇上肢靜脈),並執行第一次的抽血,隨後給予受檢兒童檢查用之「口服藥物」或「靜脈注射藥物」。
  2. 之後約每隔 15 至 30 分鐘執行一次抽血,檢測生長激素濃度。(不同之檢測藥物,其抽血頻率與時間略有不同)
  3. 一次的「生長激素刺激測驗」檢查流程約 2~3 個小時完成,最後一次抽血完畢後,若身體無不適,便可移除靜脈留置針頭,完成檢查。並給孩童進食一頓大餐。

生長激素刺激測驗——安全嗎?

邱巧凡醫師說,生長激素刺激測驗執行過程,有可能發生以下狀況,須特別留意,因此在林口長庚醫院本檢查需住院執行,在專業醫療團隊照護下執行此測驗。

  1. 暈針: 由於需透過口服或靜脈注射藥物刺激生長激素分泌,加上得抽血數次,因此在兒童、青少年族群有可能因為心理壓力與恐懼感,在測驗過程中出現眩暈與噁心等暈針症狀。通常只要休息一段時間即可恢復,也不會因此產生後遺症。
  2. 測驗藥物的作用: 檢查期間所服用或注射的藥物,會造成血糖偏低、血壓偏低,可能出現口乾、頭痛、冒冷汗、臉色蒼白、嗜睡、疲倦、頭暈、噁心、嘔吐等症狀。一般只要適度休息,並於檢查後進食即可逐漸恢復。少數有特殊病史的孩童(如癲癇、腦瘤等)可能在此過程出現抽搐發作等狀況。

生長激素刺激測驗——檢查注意事項

  1. 自檢查當天凌晨零時起,至檢查流程完畢,期間禁止飲食,否則會影響檢查結果的準確性。 
  2. 抽血期間如出現頭暈、噁心、臉色蒼白、抽搐、意識不清等情況,請立即告知醫護團隊。
  3. 檢查期間應坐在椅子上或臥床休息,儘量不要起身走動。

生長激素刺激測驗——檢查結果

檢查結果醫師將針對患童本身狀況與兩項不同藥物刺激後的生長激素分泌能力進行判讀,若判斷為「生長激素缺乏症」,將進一步安排「腦部核磁共振檢查」以釐清生長激素缺乏的可能原因,並衡量「生長激素治療」的適當性與時機,與家長進行說明與討論。


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