Enerji-A Özerk Sağlığı İzlemenin Yükselişi

Giyim edilebilir teknoloji temel olarak kliniklerin ve hastaların doğrudan insan vücudundan veya çevreden gelen bu şişeye nasıl yaklaştığını değiştirdi, sürekli bakımsız bir operasyona izin veriyor: hasta sağlığı izleme ihtiyacı her zaman yeniden şekillendirilmesi veya değiştirilmesi gerektiren bataryalar için.

Dış güç kaynaklarına olan bağımlılığı ortadan kaldırmakla, kendini güçlü giyilebilir aşınmalar sadece rahatsızlıkları azaltır, aynı zamanda uzaktan izleme, erken uyarı sistemleri ve kişiselleştirilmiş tıptaki yeni uygulamalara da kapıyı açar.Bu makale mühendislik prensiplerini, klinik uygulamaları ve gelecekteki bu enerji-ayön sağlık monitörlerini keşfeder.

Kendi kendini nasıl koruyabilirim

Kendi güçlü giyilebilir giyilebilir giysilerin arkasındaki temel yenilik, çevre veya biyolojik enerjiyi kullanılabilir elektrik gücüne dönüştürmek için kendi başına yatıyor. Lityum-ion akülere veya süper kapasiteye güvenen geleneksel cihazlardan farklı olarak, bu sistemler doğal fenomenleri kullanan transdüserleri kullanıyor.

Piezoelektrik Enerji Enerjinin Yeniden Edilmesi

Piezoelektrik malzemeleri mekanik olarak bilgilendirilmiş bir şekilde elektrikli bir şarj yaratır. Giyime hazır cihazlarda, bu deformasyondan yürüyüşe, nefese veya hatta kalbin dövmesine gelebilir. Ortak malzemeler, günlük hareketlerden enerji yakalamaya yol açabilir. Örneğin, bir ayakkabı-insert hasat, polivinylidene fluoride (PVDF), ve çinko oksit nanoteller. Araştırmacılar düşük güçlendirici bir sıcaklık sensörü veya ısıtıcı bir sıcaklık sensörüne kadar güç verebilirler.

Esnek pastazoelektrik kompozitlerinde son gelişmeler, bu jeneratörlerin yumuşak, rahatlığa neden olmayan deriye uyması için uygun yamalar olmasına izin verir.TheurFLT:0ConACS Applied Materials & Interfaces), Sürekli bir glikoz monitörünün sadece kol hareketlerinden mekanik bir susmasını kullandığı bir nefese sahip bir hamur saati olduğunu bildirdi.

Termoelektrik Enerji Enerjinin Enerjisi

Termoelektrik jeneratörleri (TEGs), Seebeck etkisini, deri arasında bir sıcaklık artışı ( ⁇ 32-37°C) ve hava durumu ile ilgili olarak düşük enerji sensörlerini çalıştırmayı başaran küçük - sadece birkaç derece - sadece çift taraflı termoelektrik malzemeleri, çift kişilik bir organik yarı iletkenler ile sabit bir temasa geçebilirler.

Karbon nanotüp kompozitlerinden inşa edilen yeni termoelektrik filmleri, bir elektrokardiyogram (ECG) sensörünü sürekli olarak dışsal bir şarj olmadan 48 saat boyunca kullanan bir tekstil-integrated termoelektrik hasatörü gösterebilir.

Triboelektrik Enerjinin Yeniden Üretilmesi

Triboelektrik nanojeneratörler (TENG) iki disimiler malzemenin temas ve ayrılması yoluyla elektrik üretirler - özellikle de elektrostatik indüksiyon ile bir araya gelen triboelektrik etkisi. iki malzeme birlikte (örneğin, cilt ve silikon, veya naylon ve şampuan), yüzey ücretleri ve diğer taraftan, dış devreler aracılığıyla mevcut potansiyel bir fark. TENGs özellikle de etkilidir, çünkü düşük frekanslı enerji hasat ettiğinde, düzensiz hareketlerden dolayı, iki malzeme birbirine bağlanır.

Esnek TENGs, kemerlere, eldivenlere veya çoraplara dokunabilir ve birkaç tasarım şimdi şarj nesli artırmak için mikroyapılı yüzeyler dahil edebilir. Çıktı güç yoğunluğu normal vücut hareketine birkaç milimetreye ulaşabilir ve aynı anda tüm gün izlemesini sağlar.

Anahtar bileşenleri ve integral Challenges

Enerji hasat, başlık özelliği olsa da, kendi güçlü giyilebilir giyilebilir aşınmalar da ultra-düşük-güç elektronik, verimli güç yönetimi devreleri ve esnek, biyo uyumlu paketleme gerektirir. Bu alt sistemler gerçek dünya koşullarında güvenilir bir işlem sağlamak için bir araya gelmelidir.

Güç Yönetimi ve Depolama

Bu nedenle, bir güç yönetimi ünitesi (PMU) şarj edilebilir, küçük bir tamponda üretilen elektrik depolanır ve depolar - en ince film bataryası veya süper kapasitelayıcılar için. Modern PMUs, yükleyici ve yüksek enerji akışını ayarlamak için maksimum güç noktası izleme (MPPT) kullanır.

Ultra-Low-Power Electronics

Genel sistemi uygulanabilir tutmak için, her elektronik bileşen minimum güç kullanmalıdır. ECG için özel olarak entegre devreler (ASIC) şimdi 1 μW'den daha az uyku modunda ve sadece aktif algılama ve iletim sırasında sadece birkaç mikrowatt sürebilir. Örneğin, ECG için ultra-düşük bir analog-sonuçuş-dün 500 nW'nin altında çalışabilir ve Bluetooth Low Enerji (sol) vericiler, alt-mikrowatt ortalama güç kullanarak alt-altında patlayabilirler.

Biyokompatability ve Mekanik Flexability

Genişleme dönemi için deri ile temasa geçen giyilebilir cihazlar, yılan şeklinde metal izlerini ve sıvı-sıcak bağlantılarını ifade etmeyen malzemeler kullanmalıdırlar, elektrik iletkenliği kaybetmeden% 50'yi genişletmelerine izin verdiler.

Klinik Uygulamaları Across Health

Kendi kendine güçlü giyilebilir giyilebilir giyilebilirler prototiplerin ötesine geçiyor ve gerçek dünya klinik ayarlarına giriyor. batarya değişiklikleri olmadan sürekli olarak çalışma yeteneği onları kronik koşullarla hastaları izleme, ameliyat sonrası kurtarma veya güç altyapısına sınırlı erişimle ilgili uzak alanlarda yaşayanlar için ideal kılar.

Cardiovascular İzleme

Sürekli kalp oranı ve ECG izleme, arrhythmias'ı tespit etmek için gereklidir, ischemia ve kalp yetmezliğinin erken belirtileri.Hepli göğüs yamaları vekbandlar şimdi birkaç hafta boyunca izodik izleme sağlar.Bu cihazlar yokluğu daha uygun, daha rahat tasarımlar giymek için daha isteklidir. Bazı sistemler pastazoyu ve triboelektrik toplayıcıları her iki parmak genişleme ve vücut hareketini de ele almak için birleştirir, yeterli güç sağlar.

Diyabet için Sürekli Glucose İzleme (CGM)

Diabetik hastalar sık sık sık sık sık sık sık sık kan şekeri okumalarını gerektirir. Geleneksel CGMs, her 7-14 gün boyunca enerji değiştirip, atıkları ve rahatsızlık yaratması gereken tek kullanımlık bir parmaklık algılama ile entegre edilebilir.

Rehabilitasyon ve Fiziksel Terapi

Hastalar, inme, eklem cerrahisi veya musculo iskelet yaralanmalarından, hareket yelpazesini takip etmek, gait simetrisi ve kas aktivasyonu kritik değildir.Sücretsiz ölçüm birimleri (IMU) ve limbsiyonlar için eklenmiş olan bu çift işlevselliğin, cihaz karmaşıklığına ve aşınmaya elverişliliği azaltımı sağlar. Triboelektrik sensörleri sadece yürüyüşten enerji tasarrufuna gömülü değildir.

Yaşlı Bakımı ve Fall Tespiti

Yaşlı yetişkinler genellikle, yıpranmış cihazlardan sorumlu tutmanın zor olduğunu, özellikle değerli cihazlar haline getirebiliyor. Hızlandırıcı bir ölçüm sistemleri ve gyroskopları bir araya getiren, alan denemelerinde enerjiyi sonsuza kadar kullanarak veya sadece vücut ısısından yararlanabiliyor.Bir düşüş tespit edildiğinde, cihaz bir bakıcıya veya acil servise uyarı gönderebilir.

Data Management and Security Thinkations

Sürekli, aküsüz izleme, aktarılması gereken çok sayıda kişisel sağlık verileri üretir ve güvenli bir şekilde analiz eder.En iyi çalışan giyilebilir kullanım BLE veya yakın alan iletişim (NFC) verileri bir akıllı veya ağ geçidi cihazına yükler, sonra bulut tabanlı elektronik sağlık kaydına yükler. Kablosuz iletim tarafından tüketilen enerji genellikle güç bütçesine hükmedebilir, bu nedenle verimli veri sıkıştırması ve akıllı iletim zamanlaması kritiktir.

Bir güvenlik açısından, güçlü izlemenin sürekli doğası gizlilik endişelerini gündeme getiriyor. Data şifreleme hem sensör hem de iletim seviyelerinde uygulanmalıdır, hasat edilen enerjiyi yok eden hafif kriptografik algoritmaları ideal olarak kullanmak gerekir. Ayrıca, ABD ve GDPR gibi düzenleyici çerçeveler, hasta verilerinin anonimleştirilmesini gerektirir ve kullanıcıların verilerinin nasıl paylaşıldığı konusunda kontrol etmeleri gerekir.

Blockchain ve kenar yaklaşımları, sağlık veri depolamasını ortadan kaldırmak ve hastalarını sağlık akışlarının sahipliğini vermek için araştırılıyor.Ancak hala en başta, bu teknolojiler, kendi güçlü giyilebilir aşınmaların tam olarak dayanıklı ve denetim edilebilir kalmasını sağlamak için merkezileştirilmiş veri ihlallerinin riskini azaltabilir.

Future: Malzemeler, AI ve Sürdürülebilirlik

Kendi güçlü giyilebilir giyim alanı hızla gelişmektedir, malzemeler bilim, yapay zeka ve sürdürülebilir tasarımdaki atılımlarla yönlendirilir. Bir sonraki nesil cihazlar muhtemelen daha verimli, tamamen biyodegrad edilebilir ve insan müdahalesi olmadan gerçek zamanlı sağlık analizlerine sahip olacaktır.

Gelişmiş malzemeler ve Hibrit Atıklar

Araştırmacılar iki veya daha fazla mekanizmayı birleştiren karma enerji hasatörleri geliştiriyorlar - örneğin, hem vücut ısısını yakalayan tek bir yama (moelektrik) ve kolum disulfide ve MXenes dahil olmak üzere, olağanüstü pastazoelektrik ve termoelektrik özelliklerini göstermek ve düşük maliyetle basılır.

Edge'de Yapay Zeka

Makine öğreniminin doğrudan giyilebilir cihazı (örneğin AI) tespit etmek, özellikle de kendi güçlü sistemler için umut vericidir, çünkü sürekli kablosuz iletim, enerji tasarrufu sağlar. Düşük güç sinir ağı hızlandırıcısı, sadece on iki mikrowattlıkta tüketen ECG dalgaformunu analiz edebilir, onları bir anomalinin bulunduğunda bir uyarı gönderir.

Biyodegradable ve Transient Electronics

Giysili cihazların sayısı büyüdükçe, elektronik atık endişelenir. Transient elektronik - vücut hareketlerinden fiziksel olarak çözülmeye tasarlanmış ve sonra tek kullanımlık veya kısa süreli izleme senaryoları için bir çözüm (örneğin, ameliyat sonrası kurtarma).

Genişleme Kabul Etmeye Karşı Mücadele

Dikkat çekici ilerlemeye rağmen, kendi güçlü giyilebilir giyilebilir giyilebilir ürünler, ana akım tıbbi cihazlar haline gelmeden önce birkaç engelle karşı karşıyadır.En önemli enerji yetersizdir: çoğu hasatçı sadece mikrowatt üretebilir, ancak tipik bir tıbbi sınıf sürekli kablosuz telemetri ile aşınmaya devam eder, miliwattlar gerektirir.Bu boşluk daha verimli hasatlar, daha düşük güç radyoları veya karma depolama ile birlikte geçici rektör verim ve uzun süreli stabilite sorunları kalır.

Düzenleme onayı, diğer bölgelerdeki gıda ve ilaç yönetimi (FDA) ve eşdeğer vücutların güvenlik, etkinlik ve veri doğruluğu için titiz bir test gerektirdiğini belirtiyor. Tıbbi monitörler olarak ikiye katlanan iyi cihazlar, ancak yeni enerji hasat bileşenleri ek başarısızlık modları (örneğin, dinamik güç tedariki) tanıtıyor.

Son olarak, kullanıcı kabulü kritik bir rol oynar. Hastalar, şarja gerek olmayan bir cihazın güvenilir olduğuna ve sağlık verilerini güvende olduğuna güvenmelidirler. Sağlık sağlayıcılarının, kendilerini güçlü izlemenin sonuçları geliştirir ve maliyetleri azaltır. Bu engellerin Adres edilmesi mühendisler, klinikler, düzenleyiciler ve hastalar arasındaki işbirliğini gerektirecektir.

Sonuç: Bir Self-Susing Health Ekosystem

Kendi kendine bağlı giyilebilir cihazlar hasta sağlığı izlemesinde bir paradigma değişikliğini temsil eder. Vücut ve çevreden enerji hasat ederek, sonlu bataryaların geleneksel kısıtlamasını ortadan kaldırırlar, gerçekten sürekli, önemsiz ve düşük bakım bakımı bakımına izin verir.

Pastane, termoelektrik ve triboelektrik hasatçılarda yenilik - ultra-düşük güç elektronik, esnek malzemelerle uyumludur ve yapay zekaya daha yakınlaşır - bizi kronik koşulların meydana gelmeden önce tahmin edilen bir geleceğe yaklaştırır. Enerji yoğunluğundaki zorluklar, dayanıklılık, maliyet ve düzenlemeler devam ederken, bir sonraki sağlık sınırı bizi teşvik eder ve kablolar ve kablolar ile güçlendirecektir.