En uppfinning kan förvandla ett av de mest använda materialen för biomedicinska tillämpningar till bärbara enheter för att hjälpa till att övervaka hjärthälsa.

Ett team från Purdue University utvecklade självdrivna bärbara triboelektriska nanogeneratorer (TENG) med polyvinylalkohol (PVA)-baserade kontaktlager för att övervaka kardiovaskulär hälsa. TENG hjälper till att spara mekanisk energi och förvandla den till kraft.

Purdue-teamets arbete publiceras i tidskriften Avancerade material .

"De PVA-baserade TENGs visar stor potential för självförsörjande biomedicinska enheter och öppna dörrar till ny teknik som använder brett utbredda biokompatibla material för ekonomiskt genomförbar och ekologiskt vänlig produktion av funktionella enheter inom energi, elektronik och sensorapplikationer, " sa Wenzhuo Wu, Ravi och Eleanor Talwar Rising Star biträdande professor i industriteknik vid Purdues College of Engineering, som ledde utvecklingsteamet. "Vi förvandlar PVA, en av de mest använda polymererna för biomedicinska tillämpningar, till bärbara, självdrivna triboelektriska enheter som kan upptäcka den omärkliga graden av huddeformation som induceras av mänsklig puls och fånga den kardiovaskulära informationen som kodas i pulssignalerna med hög tillförlitlighet."

Kardiovaskulär hälsa mäts vanligtvis med ekokardiogram för att mäta elektrisk aktivitet i hjärtat eller fotopletysmografi som mäter förändringar i blodvolymen i den perifera mikrovaskulaturen.

"Dessa teknologier kan ofta vara invasiva för patienter och har ännu inte anpassats till bärbara enheter för personlig övervakning på begäran, " sa Wu. "TENG med PVA-blandningskontaktlager ger snabb avläsning med distinkta toppar för blodutstötning, blodreflektion i underkroppen, och blodavstötning från den stängda aortaklaffen, som kan möjliggöra upptäckt av vanliga hjärt-kärlsjukdomar såsom hjärt-kärlsjukdomar, kranskärlssjukdom och ischemisk hjärtsjukdom."

Wu sa att PVA erbjuder en värdefull möjlighet som potentiella beståndsdelar i framtida bärbara självdrivna enheter. De PVA-baserade triboelektriska enheterna kan skörda den mekaniska energin från människokroppen och använda sådan elektrisk kraft för att stödja driften av andra biomedicinska enheter.

Wu sa att de PVA-baserade triboelektriska enheterna kan fungera som självdrivna sensorer för att upptäcka och övervaka de mekaniska aktiviteterna från människokroppen i applikationer som hälsoövervakning, människa-maskin gränssnitt, fjärrstyrd robotik, konsumentelektronik och virtuell och utökad teknik.