Беспроводной патч для мониторинга здоровья, не требующий источника питания

Ученые университета Осаки (Япония) в сотрудничестве с компанией Joanneum Research (Австрия) представили беспроводные патчи (пластыри) для мониторинга здоровья, которые используют встроенные пьезоэлектрические наногенераторы для обеспечения своего питания за счет собранной биомеханической энергии.

Эта работа может привести к появлению новых автономных сенсоров здоровья, а также безбатарейных носимых устройств. Данные этого исследования были опубликованы в журнале Nature Communications.

По мере того, как все большую популярность приобретают носимые технологии и "умные" сенсоры, проблема обеспечения энергией всех этих устройств становится все более актуальной. Несмотря на то, что потребность в энергии каждого компонента может быть скромной, необходимость использования проводов или батарей становится обременительной и неудобной. Именно поэтому необходимы новые методы получения энергии. Кроме того, возможность интегрированных мониторов здоровья использовать движение окружающей среды как для питания, так и для активации датчиков поможет ускорить их внедрение и адаптацию врачами.

Ученые из Японии и Австрии изобрели новые гибкие патчи с ферроэлектрическим полимером, который может не только измерять пульс и кровяное давление пациента, но и получать питание за счет нормальных движений пользователя.

Патч имеет подложку толщиной всего в один микрон. Используя сильное электрическое поле, ферроэлектрические кристаллические домены в сополимере были выровнены так, что образец имел большой электрический дипольный момент. За счет этого, используя пьезоэлектрический эффект, который очень эффективен при преобразовании естественного движения в малое электрическое напряжение, устройство быстро реагирует на деформации или изменения давления. Это напряжение может быть преобразовано как в сигналы для медицинских датчиков, так и использоваться непосредственно для сбора энергии.

По оценкам авторов этой разработки, многослойные пластыри могут собирать до 200 миллиджоулей энергии в сутки от биомеханических движений, если их закреплять на суставах, например, на коленях или локтях. Этого достаточно для измерения сердечно-сосудистых параметров несколько раз в день. А патчи настолько тонкие, что делают ежедневное наблюдение за состоянием здоровья человека, необходимость которого часто вызывает раздражение пользователя, менее неприятным.