Les chercheurs développent des correctifs e-santé ultra-minces et auto-alimentés qui peuvent surveiller le pouls et la pression artérielle d’un utilisateur

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Système piézoélectrique de type feuille avec fonctions d’auto-génération et de stockage (Image d’un système intégré). Crédit: Université d’Osaka

Des scientifiques de l’Université d’Osaka, en coopération avec Joanneum Research (Weiz, Autriche), ont développé des patchs de surveillance de la santé sans fil qui utilisent des nanogénérateurs piézoélectriques intégrés pour s’alimenter avec l’énergie biomécanique récoltée. Ce travail peut conduire à de nouveaux capteurs de santé autonomes ainsi qu’à des appareils électroniques portables sans batterie.

Alors que la technologie portable et les capteurs intelligents deviennent de plus en plus populaires, le problème de l’alimentation électrique de tous ces appareils devient plus pertinent. Alors que les besoins énergétiques de chaque composant peuvent être modestes, le besoin de fils ou même de batteries devient lourd et peu pratique. C’est pourquoi de nouvelles méthodes de récupération d’énergie sont nécessaires. En outre, la capacité des moniteurs de santé intégrés à utiliser le mouvement ambiant pour alimenter et activer les capteurs aidera à accélérer leur adoption dans les cabinets médicaux.

Aujourd’hui, une équipe internationale de chercheurs japonais et autrichiens a inventé de nouveaux patchs ultraflexibles avec un polymère ferroélectrique qui peut non seulement détecter le pouls et la pression artérielle d’un patient, mais également s’alimenter des mouvements normaux. La clé était de commencer avec un substrat de seulement un micron d’épaisseur. En utilisant un champ électrique fort, les domaines cristallins ferroélectriques dans un copolymère ont été alignés de sorte que l’échantillon ait un grand moment dipolaire électrique. Basé sur l’effet piézoélectrique, qui est très efficace pour convertir le mouvement naturel en petites tensions électriques, le dispositif répond rapidement aux variations de contrainte ou de pression. Ces tensions peuvent être transduites soit en signaux pour les capteurs médicaux, soit pour récolter directement l’énergie. «Nos patchs e-santé peuvent être utilisés dans le cadre du dépistage de maladies liées au mode de vie telles que les troubles cardiaques, les signes de stress et l’apnée du sommeil», explique le premier auteur Andreas Petritz.

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Photographie du système piézoélectrique de type feuille. Une biosurveillance précise est possible sans se faire remarquer; le système de feuille ultra-mince et souple réalise l’attachement de l’appareil à la peau. Crédit: Université d’Osaka

Les auteurs estiment que les patchs multicouches peuvent récolter jusqu’à 200 millijoules par jour à partir du mouvement biomécanique lorsqu’ils sont portés sur les articulations, comme les genoux ou les coudes. Cela suffit pour surveiller les paramètres cardiovasculaires plusieurs fois par jour. Et les patchs sont si fins qu’ils sont à peine perceptibles, rendant ainsi un mal nécessaire pour de nombreux patients – la surveillance de la santé quotidienne – moins désagréable.

«Nous espérons que nos résultats aideront au développement d’autres systèmes de capteurs de type feuille qui peuvent effectuer une biosurveillance précise lorsqu’ils sont fixés à la surface de la peau», explique l’auteur principal Tsuyoshi Sekitani. Des modules supplémentaires permettent d’autres fonctionnalités, telles que la communication sans fil avec un smartphone ou un ordinateur.

L’article, « Dispositif de récupération d’énergie imperceptible et capteur biomédical basé sur des transducteurs ferroélectriques ultraflexibles et des diodes organiques », a été publié dans Communications de la nature.


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Plus d’information:
Andreas Petritz et coll. Dispositif de récupération d’énergie imperceptible et capteur biomédical à base de transducteurs ferroélectriques ultraflexibles et de diodes organiques, Communications de la nature (2021). DOI: 10.1038 / s41467-021-22663-6

Fourni par l’Université d’Osaka

Citation: Des chercheurs développent des correctifs e-santé ultra-minces et auto-alimentés capables de surveiller le pouls et la pression artérielle d’un utilisateur (23 avril 2021) récupéré le 23 avril 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-04-ultrathin-self- powered-e-health-patches-user.html

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