在最近發表在《納米能源》雜志上的一篇論文中,UCI 亨利薩繆利工程學院的團隊成員描述了他們的發明,該發明是通過在柔性基板上 3D 打印納米材料構建的,用于實時和無線監測生命體征。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,但可以通過簡單地改變傳感器電路來測量健康的其他方面,例如心率、體溫或血壓。
“想象一下,你在一個偏遠的地方工作——任何地方,沙漠中執行任務,山上徒步旅行,甚至是空間站——你需要隨時跟蹤你的健康信息,或者發生事故,并且您需要緊急準確地監測某人的生命體征。這種自供電的無線設備可以讓您做到這一點,而無需依賴可能會失去電量并存在熱失控問題的電池[鋰離子電池過熱可能導致燃燒],”資深合著者、UCI 電氣工程、計算機科學和生物醫學工程助理教授 Rahim Esfandyar-Pour 說。
該設備以兩種方式提供健康信息。在一種模式下,通過輕敲腕帶的納米能量發生器產生的能量為傳感器電路供電,佩戴者的脈搏率很快就會以閃爍信號的形式出現在 LED 顯示屏上。當智能手機或類似設備靠近可穿戴設備時,第二種模式起作用。嵌入式近場通信技術促進了腕帶和移動設備之間的電力和數據無線交換,生物物理信息被繪制并顯示在智能手機的屏幕上。
通過機械撞擊或壓力產生電壓的摩擦納米發電機使本發明的按需和自供電特性成為可能。TENG 使用鈦基 MXenes 制造,這是一種相對較新的超薄二維材料,具有獨特的電氣和機械性能。只有幾個原子厚的 MXene 層是可彎曲的、可拉伸的,并且可以打印到柔性、類似繃帶的材料或可穿戴臂帶或腕帶的表面上。
Esfandyar-Pour 說:“這項創新在一個包裝中取得了許多重大成果。” “它可以隨時隨地進行連續、無電池、無線和按需的健康監測。它采用低成本和柔性材料制成,可以定制以滿足各種可穿戴生物電子傳感器的要求。它是一種靈活、完全可配置的系統。”