大阪大學合作研究出超薄自供電電子健康貼片無源測量脈搏和血壓
大阪大學的科學家與JOANNEUM RESEARCH公司(來自奧地利魏茨)合作研發出了自供電無線健康監測貼片,該貼片使用嵌入式壓電納米發電機,用採集的生物力學能量為自己供電,目前可以監測用戶的脈搏和血壓,從而讓自主健康傳感器以及無電池的可穿戴電子設備成為可能。
隨著可穿戴技術和智能傳感器的日益普及,為所有這些設備供電的問題變得更加重要。雖然每個組件的能量需求可能不大,但對電線甚至電池的需求變得繁重和不方便。這就是為什麼需要新的能量採集裝置。此外,綜合健康監測器利用環境運動為傳感器供電和激活的能力將有助於加速它們在醫生辦公室的應用。
具有自我發電和存儲功能的片狀壓電系統(一個集成系統的圖片。)來源:大阪大學
現在,來自日本和奧地利的一個國際研究小組發明了新的帶有鐵電聚合物的超靈活貼片,它不僅可以感知病人的脈搏和血壓,還可以通過正常的人體運動為設備供電。這一切的關鍵在於從一個只有一微米厚的基材開始,利用強電場,共聚物中的鐵電晶域被排列起來,從而使樣品具有較大的電偶極矩。基於壓電效應,它在將自然運動轉化為小的電壓方面非常有效,該裝置對應變或壓力變化做出了快速反應。這些電壓既可以轉變成醫療傳感器的信號,也可以直接採集能量。
第一作者Andreas Petritz說:“我們的電子健康貼片可以作為生活方式相關疾病篩查的一部分,如心臟疾病、壓力跡象和睡眠呼吸暫停。”
作者估計,如果放在膝蓋或肘部等關節上,多層貼片每天可以從生物力學運動中獲取200毫焦耳的能量。這足以讓每天多次監測心血管參數。而且,這種貼片非常薄,幾乎感覺不到,從而使許多患者的日常健康監測變得不那麼令人討厭。
“高級作者Tsuyoshi Sekitani說:”我們期望我們的發現將有助於開發其他片狀傳感器系統,當貼在皮膚表面時可以進行精確的生物監測。額外的模塊允許其他功能,如與智能手機或電腦的無線通信。