Современные технологии сделали возможным создание гибкой электроники, более удобной и подходящей для ношения. Разработчики ведут активные изыскания, приспосабливая носимую электронику для медицинских нужд, где она сможет показать весь свой потенциал. Остаётся одна главная проблема – обеспечить устройство питанием. Свой вариант элемента питания предложили исследователи из Университета Осаки, разработав миниатюрную электростанцию, работающую на пьезоэффекте.

Батарейки для микротехники

Носимые устройства планируется использовать в медицинских целях для мониторинга состояния здоровья и основных показателей работы организма. С помощью многочисленных тончайших датчиков можно разом решить несколько задач – повысить комфорт для пациентов, которым не придётся больше мириться с громоздкими и неудобными устройствами мониторинга, а также круглосуточно получать информацию о биологических показателях. Вот только источника энергии у носимой электроники до сих пор нет. Обычные батареи для этих целей не подходят, они слишком большие и сводят на нет весь эффект от использования носимой техники. Источник энергии должен соответствовать как минимум двум основным требованиям: обеспечивать большую автономность и по толщине не отличаться от самих носимых датчиков.

Специалисты из Университета Осаки, сотрудничая с австрийской компанией Joanneum Research, похоже, нашли способ обеспечить медицинские датчики энергией для работы. Правда, у этого устройства имеются некоторые ограничения, но прогресс уже налицо.

Наручная электростанция

Толщина подложки, на которой монтируется устройство, составляет всего один микрометр, а общая толщина устройства равна 2,5 микрометра. Его можно будет закрепить на коже и носить долгое время, не ощущая особого дискомфорта. Созданное исследователями устройство больше напоминает даже не батарею, а целую электростанцию. В основе его лежит использование пьезоэлементов, которые могут создавать эффект поляризации без воздействия внешнего электромагнитного поля. Будучи закреплёнными на теле, они генерируют небольшой электрический ток во время естественных движений человека. Для получения достаточно большого дипольного момента (увеличения количества генерируемой энергии) сегнетоэлектрические кристальные элементы поместили в сополимер и выровняли, оптимизировав общую структуру. Такой источник энергии может вырабатывать до 200 миллиджоулей энергии в сутки.

Количеств вырабатываемой энергии – самый большой недостаток такого элемента питания, её слишком мало, чтобы обеспечить постоянную круглосуточную работу носимых датчиков. Поэтому разработчики превратили пьезоэлектрический источник энергии в миниатюрную электростанцию. Следующей ступенью в цепи после сборного пьезоэлемента является органический выпрямитель. С его помощью вырабатываемая энергия преобразуется и передаётся на плёночный конденсатор. Конденсатор постепенно накапливает заряд, чтобы потом его можно было использовать в дальнейшей работе. Если конденсатор в какой-то момент окажется полностью заряжен, вырабатываемая батареей энергия сбудет подаваться непосредственно на датчики. По словам исследователей, такая схема работы не может считаться достаточно эффективной, поскольку с её помощью можно получать данные с датчиков только несколько раз в сутки, когда накопится достаточно энергии. Для выполнения постоянного мониторинга необходимо в несколько раз поднять энергоэффективность источника питания. Тем не менее разработка может принести большую пользу в других проектах или послужить основой для более эффективной схемы.

Понравилась эта новость? Подпишись на нас в соцсетях!