Автономные биосенсоры откроют новые возможности для здравоохранения
Растяжимые пьезоэлектрические материалы позволят преобразовывать биомеханическую энергию в электрическую для создания устройств, которые можно имплантировать в тело человека и которым не нужна подзарядка. К таким выводам пришла международная группа исследователей, сообщает пресс-служба Пенсильванского университета 9 сентября на официальном сайте.
Обзор последних разработок в данной области опубликован в журнале Biosensors and Bioelectronics. Исследователи рассмотрели возможность создавать устройства, которые собирают энергию, а также датчики, которые регистрируют сигналы организма. Так называемый комбайн для сбора энергии может подавать энергию для питания других устройств, а работающие автономно датчики позволят вести удаленно наблюдение за здоровьем.
Команда также рассматривает возможность создания датчиков, которые могут выполнять двойную функцию — собирать энергию из самих телесных процессов, для мониторинга которых они были разработаны. Например, датчик может собирать энергию сердечных сокращений, а также передавать информацию о сердце врачам, которые следят за состоянием сердечно-сосудистой системы пациента.
Устройства могут собирать информацию с поверхности кожи о кровотоке, сердцебиении, частоте дыхания и других движений организма, вызывающих колебания. По мнению исследователей, в будущем биосенсоры можно будет не только размещать на коже, но и имплантировать в тело.
Для разработки подобных приборов решающее значение имеют растяжимые пьезоэлектрические материалы — твердые вещества, способные накапливать электрические заряды. Поскольку ткани человеческого организма постоянно меняют форму, материалы должны изгибаться и растягиваться.
По словам профессора факультета технических наук и механики Пенсильванского университета Ларри Ченга, достижения ученых за последнее десятилетие позволяют разработать пьезоэлектрические материалы, достаточно гибкие и прочные, чтобы выдерживать воздействие окружающей среды внутри тела, но при этом настолько чувствительные и эффективные, что могут учитывать и преобразовывать такие движения, как сердцебиение и дыхание.
