Наносенсоры без батарей могут открыть путь к носимой электронике нового поколения

Автор: Университет Суррея

Наносенсоры, работающие без батарей или проводов, могут открыть путь к более комфортному и менее навязчивому мониторингу сна и здоровья в домашних условиях, как утверждают учёные из Университета Суррея.

В отличие от традиционных систем, используемых в умных часах и других носимых устройствах, которые зависят от батарей и регулярной подзарядки, эта технология представляет собой мягкий сенсорный коврик, который можно интегрировать в одежду или носимые устройства следующего поколения. Он собирает собственную энергию из лёгких движений, таких как дыхание, ходьба или повороты во время сна.

Разработанные в Институте передовых технологий Суррея (ATI), исследователи протестировали набор из 16 сенсоров, которые смогли отслеживать различные модели сна и движения тела, что подчеркивает потенциальное применение в мониторинге расстройств сна и уходе за пациентами с деменцией — где комфорт, надёжность и непрерывный сбор данных имеют жизненно важное значение.

Сажиб Рой, аспирант Института передовых технологий Суррея и ведущий автор исследования, заявил:

«Ключевое достижение нашей работы в том, что сенсор чрезвычайно чувствителен к очень малым движениям и одновременно сам себя питает. Устройство может обнаруживать очень тонкие движения человека, одновременно генерируя достаточно энергии для работы маломощной электроники, даже от лёгкого движения, что обеспечивает по-настоящему непрерывное, не требующее обслуживания зондирование».

Автор: Университет Суррея

Как работают самопитающиеся сенсоры

Исследование, опубликованное в журнале Advanced Materials, демонстрирует один из самых чувствительных на сегодняшний день самопитающихся датчиков давления для низкочастотных движений человека. Устройство основано на ультратонкой нановолоконной структуре, созданной путём внедрения двумерного наноматериала на основе бора — известного как борофен — в гибкий полимер с использованием процесса электроспиннинга.

Когда к материалу прикладывается давление или движение, он генерирует собственный электрический сигнал, устраняя необходимость в батареях. Производимые сигналы достаточно сильны, чтобы питать низкоэнергетическую электронику, открывая возможности для долгосрочного, не требующего обслуживания мониторинга в здравоохранении, носимых устройствах и умных средах.

Потенциальное влияние на здравоохранение

Профессор Рави Силва, директор Института передовых технологий Суррея и временный директор Института устойчивого развития, сказал:

«Мы показали, как достижения в материаловедении могут быть переведены в практические и значимые технологии здравоохранения. Беспроводные и ненавязчивые системы мониторинга, подобные этой, имеют значительный потенциал для поддержки непрерывного мониторинга здоровья и следующего поколения цифровых решений в здравоохранении, особенно для домашнего ухода. Это именно тот тип разработки, который необходим для достижения ЦУР-3 — хорошего здоровья и благополучия в обществе».

Исследование также лежит в основе видения компании Z-PULSE, спин-оффа Университета Суррея, работающей над переводом исследований в области передовых материалов в реальные технологии мониторинга здоровья с нулевой нагрузкой.

Бхаскар Дудем, технический директор и соучредитель Z-PULSE Ltd, заявил:

«Эта работа показывает перспективность нановолоконных самопитающихся сенсоров для ненавязчивой оценки сна. В частности, для ухода за деменцией возможность комфортного и непрерывного мониторинга движений — без носимых устройств или батарей — может иметь реальное значение, и мы с нетерпением ждём продвижения к клиническим исследованиям в реальном времени».

Источник: University of Surrey