L'avènement de capteurs portables peu coûteux qui peuvent surveiller la fréquence cardiaque et la température corporelle, ainsi que les niveaux de sucre dans le sang et de sous-produits métaboliques, a permis aux chercheurs et aux professionnels de la santé de surveiller la santé humaine d'une manière jamais possible auparavant. Mais comme tous les appareils électroniques, ces capteurs portables ont besoin d'une source d'alimentation. Les piles sont une option, mais ne sont pas forcément idéales car elles peuvent être encombrantes, lourd, et à court de charge.

Wei Gao de Caltech, professeur adjoint de génie médical au département de génie médical Andrew et Peggy Cherng, a développé ces capteurs ainsi que de nouvelles approches pour les alimenter en utilisant le corps humain lui-même. Précédemment, il a créé un capteur qui pourrait surveiller les indicateurs de santé dans la sueur humaine qui est alimenté par la sueur elle-même.

Maintenant, Gao a développé une nouvelle façon d'alimenter des capteurs portables sans fil :il récupère l'énergie cinétique qui est produite par une personne lorsqu'elle se déplace.

Cette récupération d'énergie se fait avec un mince sandwich de matériaux (Téflon, le cuivre, et polyimide) qui sont attachés à la peau de la personne. Au fur et à mesure que la personne bouge, ces feuilles de matière frottent contre une couche glissante en cuivre et polyimide, et produire de petites quantités d'électricité. L'effet, connue sous le nom de triboélectricité, est peut-être mieux illustré par le choc électrique statique qu'une personne pourrait recevoir après avoir marché sur un sol recouvert de moquette, puis touché une poignée de porte en métal.

"Notre générateur triboélectrique, aussi appelé nanogénérateur, a un stator, qui est fixé au torse, et un curseur, qui est attaché à l'intérieur du bras. Le curseur glisse contre le stator pendant le mouvement humain, et, un courant électrique est généré en même temps, " dit Gao. " Le mécanisme est assez simple. Le frottement produit de l'électricité. Ce n'est pas quelque chose de nouveau, en termes de concept."

Ce qui est nouveau, Gao dit, C'est ainsi que l'équipe de recherche a fabriqué le nanogénérateur.

"Au lieu d'utiliser des matériaux de fantaisie, nous utilisons des circuits imprimés flexibles disponibles dans le commerce, " dit-il. " Ce matériau est bon marché et très durable et mécaniquement robuste sur de longues périodes de temps. "

Le nanogénérateur ne crée pas beaucoup d'électricité; En effet, il faudrait un appareil de 100 mètres carrés de surface pour alimenter une ampoule de 40 watts. Cependant, Les capteurs portables de Gao ont une faible consommation d'énergie, et le système stocke l'électricité générée dans un condensateur jusqu'à ce qu'il y ait suffisamment de charge pour prendre une lecture du capteur et envoyer sans fil les données à un téléphone portable via Bluetooth. Plus une personne bouge, plus le capteur peut collecter des données. Même si la personne est assez sédentaire, cependant, le capteur finira par accumuler suffisamment de puissance pour fonctionner.

Gao aimerait finalement faire fonctionner ses capteurs portables en utilisant de l'énergie générée par plusieurs méthodes. Par exemple, un appareil portable peut utiliser de l'électricité générée à partir de la sueur, un générateur triboélectrique, et de petits panneaux solaires portables.

L'article décrivant la recherche, titré, "Capteur de transpiration portable sans fil alimenté par le mouvement humain, " apparaît dans le numéro 40 de la revue Avancées scientifiques .