想象一下，你到了一個偏遠的地方旅遊或工作，例如，在沙漠中尋找綠洲，或在深山裡採集標本，你可能需要實時跟蹤自己的健康信息；又或者，在發生意外時，醫生需要緊急且準確地監測患者的生命體征。
顯然，上述情況需要一個高靈敏度的設備，並且可以隨時精確且方便地收集重要的健康信息。
現在，一種新型自供電的腕錶式健康監測器可以跟蹤佩戴者的脈搏，並與附近的智能手機或平板電腦進行無線通信。關鍵是，這一切都無需外部電源或電池。
近日，發表在《Nano Energy》上的一項最新研究中，來自加州大學爾灣分校的研究團隊開發了這款新型設備，它通過在柔性基底上3D打印納米材料來實現隨時隨地無電池、無線生命體征監測。
這種自供電無線設備不需要依賴電池。畢竟，電池總有電量耗盡的時候，而且還存在熱失控問題，即電池過熱導致的燃燒。
研究人員表示，雖然目前的設備原型可以作為一個自供電的橈動脈脈搏監測器，但只需改變傳感器電路，就可以測量心率、體溫或血壓等其他健康指標。
這種新的可穿戴設備以兩種模式提供健康信息。在一種模式：通過輕觸腕帶的納米能量發生器產生的電量為傳感器電路供電，佩戴者的脈搏頻率很快就會在LED顯示屏上顯示為閃爍信號。
第二種模式在智能手機或類似設備靠近可穿戴設備時發揮作用。嵌入式近場通信（NFC）技術促使腕帶和移動設備之間的能量和數據無線交換，生物物理信息被繪製並顯示在智能手機屏幕上。
這個新設備的按需性和自供電特性是通過摩擦電納米發電機（TENG）實現的，TENG通過機械敲擊或壓力產生電壓。TENG採用鈦基MXene製造，這是一種相對較新的類石墨烯結構的超薄2D材料，具有獨特的電氣和機械性能。只有幾個原子厚的MXene層是可彎曲且可拉伸的，並且可以被打印到柔性繃帶狀材料、可穿戴臂帶或腕帶表面。
該研究共同通訊作者、加州大學爾灣分校計算機科學和生物醫學工程系助理教授Rahim Esfandyar Pour說：“這項創新的發明同時取得了許多重要突破，它可以隨時隨地實現連續、無電池、無線和按需健康監測。它採用低成本的柔性材料製成，可以量身定製以滿足各種可穿戴生物電子傳感器的要求。它是一個靈活的、完全可配置的系統。”
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107511
