Теперь следить за здоровьем человека можно с помощью датчиков которые работают за счет кинетической энергии

Появление недорогих носимых датчиков, которые могут считывать частоту сердечных сокращений и температуру тела, а также уровень сахара в крови и побочные продукты метаболизма, позволило исследователям и специалистам в области здравоохранения следить за здоровьем человека способами, которые раньше были невозможны.

Но, как и все электронные устройства, эти носимые датчики нуждаются в источнике питания. Батареи – это хороший вариант, но не обязательно идеальный, потому что они могут быть громоздкими, тяжелыми и постоянно разряжаются.

Создание концепции новых датчиков

Вэй Гао из Калифорнийского института современных технологий , доцент кафедры медицинской инженерии Эндрю и Пегги Чернг, разрабатывает эти датчики, а также новые способы их питания при помощи использования человеческого тела. Ранее он создал датчик, который мог отслеживать показатели здоровья человеческого пота, который питается от самого пота. Теперь Гао разработал новый способ питания беспроводных носимых датчиков: он собирает кинетическую энергию, которая вырабатывается человеком во время его движений.

Характеристики и принцип работы датчиков

Этот сбор энергии осуществляется с помощью тонкого слоя из материалов (тефлона, меди и полиимида), которые прикрепляются к коже человека. Когда человек движется, эти листы материала трутся о скользящий слой из меди и полиимида и вырабатывают небольшое количество электричества. Эффект, известный как трибоэлектричество, возможно, лучше всего иллюстрируется статическим электрическим током, который человек может получить, пройдя по покрытому ковром полу, а затем коснувшись металлической дверной ручки.

«Наш трибоэлектрический генератор, также называемый наногенератором, имеет статор, который прикреплен к туловищу, и ползунок, который прикреплен к внутренней части руки. Ползунок скользит по статору во время движения человека, и в то же время генерируется электрический ток», - говорит Гао. «Механизм довольно простой. Трение приводит к образованию электричества. С точки зрения концепции это не является чем-то новым». Новым, по словам Гао, является то, как исследовательская группа произвела наногенератор.

«Вместо использования необычных материалов мы применяем имеющиеся в продаже гибкие печатные платы», - говорит он. «Этот материал дешевый, очень прочный и механически неуязвимый в течение длительного времени». Наногенератор не вырабатывает много электричества. Действительно, для питания 40-ваттной лампочки потребуется устройство с площадью поверхности 100 квадратных метров. Однако носимые датчики Гао имеют низкое энергопотребление, и система накапливает выработанную электроэнергию в конденсаторе до тех пор, пока не наберется достаточно заряда, чтобы снять показания датчика и по беспроводной связи отправить данные на сотовый телефон через Bluetooth.

Чем больше движется человек, тем чаще датчик может собирать данные. Однако, даже если человек ведет довольно малоподвижный образ жизни, датчик со временем накопит достаточно энергии для работы. В конечном итоге Гао хотел бы использовать свои носимые датчики, используя энергию, генерируемую несколькими способами. Например, носимое устройство может использовать электричество, вырабатываемое потом, трибоэлектрическим генератором и небольшими носимыми солнечными панелями.