Các thành viên nhóm nghiên cứu tại Trường Kỹ thuật Henry Samueli của Đại học California, Irvine (UCI), trong một bài báo xuất bản trên tạp chí Nano Energy đã giới thiệu phát minh mới, được chế tạo, sử dụng phương pháo in 3D vật liệu nano trên chất nền mềm, linh hoạt để theo dõi không dây, thời gian thực những dấu hiệu quan trọng.

Theo các tác giả của báo cáo khoa học, nguyên mẫu đóng vai trò như một máy theo dõi xung động mạch hướng tâm tự cung cấp năng lượng, nhưng có thể đo được những khía cạnh khác của sức khỏe như nhịp tim , nhiệt độ cơ thể hoặc huyết áp bằng cách thay đổi mạch cảm biến.

 Thiết bị theo dõi sức khỏe đeo tay tự cấp nguồn. Ảnh Nano Energy (2022)

Đồng tác giả Rahim Esfandyar-Pour, PGS UCI về kỹ thuật điện và khoa học máy tính và kỹ thuật y sinh cho biết, để thường xuyên theo dõi sức khỏe trong điều kiện phức tạp ở địa điểm xa xôi hẻo lánh theo yêu cầu hoặc có sự cố cần theo dõi những dấu hiệu quan trọng của ai đó khẩn cấp và chính xác. Thiết bị không dây và tự cung cấp năng lượng này cho phép thực hiện yêu cầu này, không phụ thuộc vào pin, có thể bị mất điện và có vấn đề về nhiệt (pin lithium-ion khi quá nóng có thể cháy nổ).

Thiết bị cung cấp thông tin sức khỏe theo hai cách. Trong một chế độ, năng lượng được tạo ra bằng cách chạm vào bộ tạo năng lượng nano dây đeo cổ tay sẽ cung cấp năng lượng cho mạch cảm biến, ngay sau đó, nhịp tim của người đeo sẽ xuất hiện dưới dạng tín hiệu nhấp nháy trên màn hình LED. Chế độ thứ hai hoạt động khi điện thoại thông minh hoặc thiết bị tương tự để gần thiết bị đeo được. Công nghệ giao tiếp trường gần được nhúng tạo điều kiện thuận lợi cho trao đổi không dây cả nguồn điện và dữ liệu giữa thiết bị đeo tay và thiết bị di động, thông tin lý sinh được vẽ và hiển thị trên màn hình của điện thoại thông minh.

Những đặc tính theo yêu cầu và tự cung cấp năng lượng của phát minh có được nhờ ứng dụng các máy phát điện nano hiệu ứng ba điện, tạo ra điện áp nhờ va đập hoặc áp lực cơ học. Máy phát điện nano 3 điện (TENG) được chế tạo bằng MXenes gốc titan, một loại vật liệu siêu mỏng 2D mới với những đặc tính điện và cơ học độc đáo. Chỉ dày một vài nguyên tử, các lớp MXene có thể uốn cong, co giãn và có thể được in 3D trên bề mặt của vật liệu mềm dẻo, giống như băng hoặc một thiết bị mang đeo trên tay hoặc dây đeo cổ thay.

PGS Esfandyar-Pour cho biết: "Thiết bị cho phép theo dõi sức khỏe liên tục, không cần pin, không dây và theo yêu cầu mọi lúc mọi nơi. Thiết bị được làm bằng vật liệu linh hoạt và chi phí thấp, có thể được điều chỉnh để đáp ứng nhiều yêu cầu khác nhau của cảm biến điện tử sinh học mang đeo. Đây là loại thiết bị linh hoạt, được cấu hình hệ thống hoàn toàn."