无需电池！科学家开发新型腕表式无线健康监测器

中国生物技术网 · 公众号 · 医学 · 2022-07-15 20:57

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想象一下，你到了一个偏远的地方旅游或工作，例如，在沙漠中寻找绿洲，或在深山里采集标本，你可能需要实时跟踪自己的健康信息；又或者，在发生意外时，医生需要紧急且准确地监测患者的生命体征。

显然，上述情况需要一个高灵敏度的设备，并且可以随时精确且方便地收集重要的健康信息。

现在， 一种新型自供电的腕表式健康监测器可以跟踪佩戴者的脉搏，并与附近的智能手机或平板电脑进行无线通信。关键是，这一切都无需外部电源或电池。

近日，发表在 《Nano Energy》 上的一项最新研究中，来自 加州大学尔湾分校的研究团队开发了这款新型设备，它通过在柔性基底上3D打印纳米材料来实现随时随地无电池、无线生命体征监测。

这种自供电无线设备不需要依赖电池。毕竟，电池总有电量耗尽的时候，而且还存在热失控问题，即电池过热导致的燃烧。

研究人员表示，虽然目前的设备原型可以作为一个自供电的桡动脉脉搏监测器，但只需改变传感器电路，就可以测量心率、体温或血压等其他健康指标。

这种新的可穿戴设备以两种模式提供健康信息。在一种模式：通过轻触腕带的纳米能量发生器产生的电量为传感器电路供电，佩戴者的脉搏频率很快就会在LED显示屏上显示为闪烁信号。

第二种模式在智能手机或类似设备靠近可穿戴设备时发挥作用。嵌入式近场通信（NFC）技术促使腕带和移动设备之间的能量和数据无线交换，生物物理信息被绘制并显示在智能手机屏幕上。

这个新设备的按需性和自供电特性是通过摩擦电纳米发电机（TENG）实现的，TENG通过机械敲击或压力产生电压。TENG采用钛基MXene制造，这是一种相对较新的类石墨烯结构的超薄2D材料，具有独特的电气和机械性能。只有几个原子厚的MXene层是可弯曲且可拉伸的，并且可以被打印到柔性绷带状材料、可穿戴臂带或腕带表面。