創新健康監測裝置可望擺脫電池束縛

作者 : University of California Irvine

美國加州大學爾灣分校(UCI)研究人員發明新型自供電腕錶式健康監測器,透過該生物感測器可持續追蹤脈搏,並與接近的行動裝置進行無線通訊…

美國加州大學爾灣分校(University of California Irvine;UCI)研究人員發明一種新式自供電腕錶式健康監測器,能夠追蹤佩戴者的脈搏,並以無線方式與接近的智慧型手機或平板電腦通訊,而無需採用外部電源或電池。

在最近發表於《奈米能源》(Nanao Energy)期刊上的一篇論文中,UCI Henry Samueli工程學院的團隊成員描述其最新發現,在軟性基板上以3D列印的奈米材料,可用於實現即時且無線監測生命徵象。根據該論文的作者表示,目前的原型可用作自供電橈動脈脈搏監測器,也可以透過簡單地改變感測器電路來測量心率、體溫或血壓等健康有關的其他方面。

UCI電氣工程、電腦科學和生物醫學工程助理教授Rahim Esfandyar-Pourf說:「想像你在偏遠的地方工作——如在沙漠中執行任務、山上徒步旅行或甚至是在太空站等任何地方——都需要隨時追蹤你的健康資訊,或者是在發生意外時,您必須緊急且準確地監測某人的生命徵象。這種自供電的無線裝置讓您能夠達到目的,而且無需依賴可能耗盡電量甚至存在熱耗散問題的電池[鋰離子電池過熱可能導致燃燒]。」

該裝置能以兩種方式提供健康資訊。其一是透過輕敲腕帶的奈米能量產生器,以此所產生的能量為感測器電路供電,佩戴者的脈搏率很快就會以閃爍訊號的形式出現在LED顯示器上。第二種模式則是在智慧型手機或行動裝置靠近穿戴式裝置時起作用。嵌入式近場通訊技術促進了腕帶和行動裝置之間的電力和資料無線交換,生物物理資訊被繪製並顯示在智慧型手機的螢幕上。

透過機械撞擊或壓力產生電壓的摩擦起電奈米發電機(TENG),使得這項發明的隨選和自供電特性成為可能。TENG使用鈦基MXenes製造,這是一種相對較新的超薄2D材料,具有獨特的電氣和機械性能。只有幾個原子厚的MXene層是可彎曲、可拉伸且能列印到軟性、類似繃帶的材料或穿戴式臂帶或腕帶的表面上。

Esfandyar-Pour說:「這項創新以單一封裝實現了許多重大成果。它可以隨時隨地進行連續、免電池、無線且隨選的健康監測。它採用低成本和軟性材料製成,可以客製以滿足各種穿戴式生物電子感測器的要求。這是一種軟性、完全可配置的系統。”」

本文原刊登於EDN China網站,夏菲編譯

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