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La pezza elettronica che monitora la tua saluta e la ripara

Fotografia del sistema piezoelettrico a foglio. Un biomonitoraggio accurato è possibile senza essere notati; il sistema ultrasottile e morbido del foglio realizza il fissaggio del dispositivo alla pelle.
CREDITO Università di Osaka

I ricercatori dell’Università di Osaka e della JOANNEUM RESEARCH sviluppano cerotti ultrasottili autoalimentati per la salute digitale in grado di monitorare il polso e la pressione sanguigna di un utente, il che può portare a nuovi dispositivi flessibili di raccolta di energia basati sul movimento

Osaka, Giappone – Scienziati dell’Università di Osaka, in collaborazione con JOANNEUM RESEARCH (Weiz, Austria), hanno introdotto patch di monitoraggio della salute wireless che utilizzano nanogeneratori piezoelettrici incorporati per alimentarsi con l’energia biomeccanica raccolta. Questo lavoro potrebbe portare a nuovi sensori sanitari autonomi e dispositivi elettronici indossabili senza batteria.

Pubblicità e progresso

Man mano che la tecnologia indossabile e i sensori intelligenti diventano sempre più popolari, il problema di fornire alimentazione a tutti questi dispositivi diventa più rilevante. Sebbene il fabbisogno energetico di ciascun componente possa essere modesto, la necessità di cavi o addirittura batterie diventa onerosa e scomoda. Ecco perché sono necessari nuovi metodi di raccolta di energia. Inoltre, la capacità dei monitor sanitari integrati di utilizzare il movimento ambientale sia per alimentare che per attivare i sensori contribuirà ad accelerarne l’adozione negli studi medici.

Sistema piezoelettrico a foglio con funzioni di autoproduzione e immagazzinamento (Immagine di un sistema integrato)
CREDITO Università di Osaka

Ora, un team internazionale di ricercatori provenienti da Giappone e Austria ha inventato nuovi cerotti ultraflessibili con un polimero ferroelettrico in grado non solo di rilevare il polso e la pressione sanguigna di un paziente, ma anche di alimentarsi dai normali movimenti. La chiave era iniziare con un substrato spesso solo un micron. Utilizzando un forte campo elettrico, i domini cristallini ferroelettrici in un copolimero sono stati allineati in modo che il campione avesse un grande momento di dipolo elettrico. Basato sull’effetto piezoelettrico, che è molto efficiente nel convertire il movimento naturale in piccole tensioni elettriche, il dispositivo risponde rapidamente alle variazioni di tensione o pressione. Queste tensioni possono essere trasdotte in segnali per i sensori medici o per raccogliere direttamente l’energia. ”

Gli autori stimano che i cerotti multistrato possono raccogliere fino a 200 millijoule al giorno da movimenti biomeccanici se posizionati su articolazioni, come ginocchia o gomiti. Questo è sufficiente per monitorare i parametri cardiovascolari più volte al giorno. E i cerotti sono così sottili da essere appena percettibili rendendo così un male necessario per molti pazienti – il monitoraggio quotidiano della salute – meno sgradevole.

“Ci aspettiamo che le nostre scoperte contribuiranno allo sviluppo di altri sistemi di sensori del tipo a foglio che possono eseguire un biomonitoraggio preciso quando applicati sulla superficie della pelle”, afferma l’autore senior Tsuyoshi Sekitani. I moduli aggiuntivi consentono altre funzionalità, come la comunicazione wireless con uno smartphone o un computer.

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L’articolo, “Dispositivo di raccolta dell’energia impercettibile e sensore biomedico basato su trasduttori ferroelettrici ultraflessibili e diodi organici”, è stato pubblicato su Nature Communications al DOI: https: / / doi. org / 10. 1038 / s41467-021-22663-6

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