استفاده از حرکت بدن برای تامین انرژی حسگرهای رصد سلامت

به تازگی مقاله‌ای با عنوان Wireless battery-free wearable sweat sensor powered by human motion در نشریه Science Advances به چاپ رسیده که در آن محققان جزئیات مربوط به ساخت مولدهای جریال الکتریکی برای استفاده در حسگرهای پوشیدنی را تشریح کردند.

ظهور حسگرهای پوشیدنی ارزان‌قیمت که می‌تواند ضربان قلب، دمای بدن و همچنین سطح قند خون و محصولات جانبی متابولیسم بدن را کنترل کند، به محققان و متخصصان بهداشت این امکان را می‌دهد که سلامت افراد را با ابزارهایی که پیش از این وجود نداشته، کنترل کنند. اما  مانند همه دستگاه‌های الکترونیکی، این حسگرهای پوشیدنی نیز به منبع انرژی نیاز دارند. باتری‌ها یک گزینه بوده اما لزوما ایده‌آل نیستند چرا که حجیم و سنگین بوده و شارژ خود را از دست می‌دهند.

وی گائو از موسسه فناوری کالیفرنیا، و همکارانش در حال تولید حسگرهایی از این نوع هستند. همچنین آنها به دنبال ارائه رویکردهای جدید برای تامین انرژی از طریق بدن انسان هستند. پیش از این، او یک حسگری ساخته بود که می‌توانست شاخص‌های سلامتی را از طریق عرق انسان رصد کند و این حسگر از طریق عرق بدن انرژی خود را تامین می‌کند.

به تازگی گائو روش جدیدی برای تامین انرژی حسگرهای بی‌سیم پوشیدنی ابداع کرده است. او انرژی سینتیکی را که توسط شخص تولید می‌شود، در حین حرکت جذب می‌کند.

این برداشت انرژی با استفاده از یک ساختار ساندویچی انجام می‌شود که در آن تفلن، مس و پلی‌آمید استفاده شده است. این ساختار به پوست فرد متصل شده و هنگام حرکت، این ورق‌ها روی هم کشیده شده و با لغزش لایه‌های پلی‌آمید و مس روی هم جریان الکتریکی تولید می‌شود. این پدیده به اثر تریبوالکتریکی شهرت دارد که شاید برای تشریح آن باید راه‌رفتن یک نفر روی فرش و سپس لمس دستگیره فلزی را یادآور شد.

گائو می‌گوید: « ژنراتور تریبوالکتریک ما که به آن نانوژنراتور نیز گفته می‌شود، دارای یک استاتور است که به تنه ثابت شده است و یکشکویی دارد که به داخل بازو متصل است. هنگام حرکت انسان، لغزنده به سمت استاتور می‌لغزد و یک جریان الکتریکی تولید می‌شود. این ساز و کار کاملا ساده است. اصطکاک منجر به تولید برق می شود و از نظر مفهومی یک چیز جدید نیست.»

به اعتقاد گائو آنچه که جدیدی است چگونگی تولید نانوژنراتور توسط این تیم تحقیقاتی است. این نانوژنراتور می‌تواند انرژی ورد نیاز حسگرهای بی‌سیم را تامین کند.