Ученые из Осакского университета (Япония) вместе с компанией JOANNEUM RESEARCH (Вайц, Австрия) представили пластыри для беспроводного мониторинга состояния здоровья, в которых используются встроенные пьезоэлектрические наногенераторы, которые питаются собранной биомеханической энергией. Эта работа поможет в будущем создать новые автономные датчики здоровья, а также носимые электронные устройства без батарей, сообщает портал EurekAlert!. Подробно разработка описана в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.
По мере того, как носимые технологии и интеллектуальные датчики становятся все более популярными, проблема обеспечения питания всех этих устройств становится все более актуальной. Хотя потребности в энергии каждого компонента могут быть скромными, необходимость в проводах или даже батареях становится обременительной и неудобной. Поэтому нужны новые методы сбора энергии.
Международная группа исследователей из Японии и Австрии изобрела новые сверхгибкие пластыри с сегнетоэлектрическим полимером, которые могут не только определять пульс и кровяное давление пациента, но и заряжаться от обычных движений человека. Авторы разработки использовали подложки толщиной всего в один микрон. Основываясь на пьезоэлектрическом эффекте, который очень эффективно преобразует естественное движение человека в небольшое электрическое напряжение, устройство быстро реагирует на изменения напряжения или давления. Эти напряжения могут быть преобразованы либо в сигналы для медицинских датчиков, либо для прямого сбора энергии – чтобы зарядить устройство.
По оценкам авторов, многослойные пластыри могут собирать до 200 миллиджоулей в день от биомеханических движений, если пластыри приклеить на суставы, такие как колени или локти. Этого достаточно, чтобы собирать данные о работе сердечно-сосудистой системы несколько раз в день.
Пастыри настолько тонкие, что едва заметны. В будущем с их помощью можно будет создать сенсорные системы, которые смогут точно собирать биоданные о здоровье человека. Дополнительные модули позволяют использовать другие функции, например беспроводную связь со смартфоном или компьютером.
[Фото: OSAKA UNIVERSITY]
