大阪大学合作研究出超薄自供电电子健康贴片 无源测量脉搏和血压

2021年04月23日 17:30 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

大阪大学的科学家与JOANNEUM RESEARCH公司(来自奥地利魏茨)合作研发出了自供电无线健康监测贴片,该贴片使用嵌入式压电纳米发电机,用采集的生物力学能量为自己供电,目前可以监测用户的脉搏和血压,从而让自主健康传感器以及无电池的可穿戴电子设备成为可能。

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随着可穿戴技术和智能传感器的日益普及,为所有这些设备供电的问题变得更加重要。虽然每个组件的能量需求可能不大,但对电线甚至电池的需求变得繁重和不方便。这就是为什么需要新的能量采集装置。此外,综合健康监测器利用环境运动为传感器供电和激活的能力将有助于加速它们在医生办公室的应用。

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具有自我发电和存储功能的片状压电系统(一个集成系统的图片。)来源:大阪大学

现在,来自日本和奥地利的一个国际研究小组发明了新的带有铁电聚合物的超灵活贴片,它不仅可以感知病人的脉搏和血压,还可以通过正常的人体运动为设备供电。这一切的关键在于从一个只有一微米厚的基材开始,利用强电场,共聚物中的铁电晶域被排列起来,从而使样品具有较大的电偶极矩。基于压电效应,它在将自然运动转化为小的电压方面非常有效,该装置对应变或压力变化做出了快速反应。这些电压既可以转变成医疗传感器的信号,也可以直接采集能量。

第一作者Andreas Petritz说:“我们的电子健康贴片可以作为生活方式相关疾病筛查的一部分,如心脏疾病、压力迹象和睡眠呼吸暂停。”

作者估计,如果放在膝盖或肘部等关节上,多层贴片每天可以从生物力学运动中获取200毫焦耳的能量。这足以让每天多次监测心血管参数。而且,这种贴片非常薄,几乎感觉不到,从而使许多患者的日常健康监测变得不那么令人讨厌。

"高级作者Tsuyoshi Sekitani说:"我们期望我们的发现将有助于开发其他片状传感器系统,当贴在皮肤表面时可以进行精确的生物监测。额外的模块允许其他功能,如与智能手机或电脑的无线通信。

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