Bioelektronika wspiera urządzenia noszone

fot. pixabay

Zespół bioinżynierów z UCLA Samueli School of Engineering wynalazł nowatorskie, miękkie i elastyczne urządzenie bioelektroniczne wyposażone w autonomiczny sposób zasilania.

Wykorzystana technologia pozwala przekształcić ruchy ludzkiego ciała - od zginania łokcia po subtelne ruchy, takie jak puls na nadgarstku - w energię elektryczną, która może być wykorzystana do zasilania noszonych i wszczepianych czujników diagnostycznych.

Naukowcy odkryli, że efekt magnetoelastyczny polegający na zmianie namagnesowania materiału, gdy małe magnesy są nieustannie ściskane i rozciągane, może występować także w miękkim i elastycznym systemie - nie tylko w sztywnym, jak dotychczas sądzono.

Aby udowodnić swoją koncepcję, badacze użyli mikroskopijnych magnesów rozproszonych w cienkiej jak papier matrycy silikonowej do wygenerowania pola magnetycznego, którego natężenie zmieniało się w miarę poziomu jej pofałdowania. Wraz ze zmianą natężenia pola magnetycznego generowana była energia elektryczna.

- Nasze odkrycie otwiera nową drogę dla praktycznych technologii energetycznych, sensorycznych i terapeutycznych, które są skoncentrowane na monitorowaniu ludzkiego ciała i mogą być podłączone do Internetu Rzeczy - powiedział prowadzący badania Jun Chen.

Chen i jego zespół zbudowali mały, elastyczny generator magnetoelastyczny wykonany z katalizowanej platyną matrycy polimeru silikonowego i nanomagnesów neodymowo-żelazowo-borowych. Następnie przymocowali go do łokcia badanej osoby za pomocą miękkiej, rozciągliwej opaski silikonowej. Zaobserwowany efekt magnetoelastyczny był czterokrotnie większy niż w przypadku podobnych rozmiarów urządzeń wykonanych ze sztywnych stopów metali. W rezultacie, urządzenie generowało prąd elektryczny o natężeniu 4,27 miliamperów z powierzchni centymetra kwadratowego, co jest wartością 10 000 razy lepszą w porównaniu do najlepszej dostępnej tego typu technologii.

W rzeczywistości generator jest tak czuły, że mógłby przekształcać na energię elektryczną ludzki puls i działać jako samozasilający się, wodoodporny monitor tętna. Wytworzona energia może być również wykorzystana do trwałego zasilania innych urządzeń noszonych, takich jak czujnik potu lub termometr.

Od pewnego czasu trwają prace nad stworzeniem generatorów noszonych, które wykorzystują energię z ruchów ludzkiego ciała, aby zasilać czujniki i inne urządzenia,, jednak brak praktycznego rozwiązania nie pozwalał dotychczas na dalszy postęp.

(rr)