自己給電型医療デバイス

自己給電型（その多くがバッテリーなしで管理可能）のウェアラブル医療デバイスが今後増加することが見込まれます。IDTechExの調査レポート 『電子デバイスのためのエナジーハーベスティング 2020-2040年』では、関連する情報を提供しています。改良型の太陽光発電（PV）――太陽電池――では、生産する電気量が2倍になり、熱電技術（TE）はわずかな温度差でも変換できるようになりました。小型の回転発電機やリニア発電機のような電気力学技術（ED）があり、圧電技術（PZ）は圧力や動きを捉えます。新顔である摩擦帯電型ナノ発電機（TENG）はまもなく市場に出ます。これは接触によって誘発される静電荷の移動から生じる誘導で電気を作り出すものです。それでは、EDについて考察してみましょう。多くの赤ん坊、特にアフリカ中の資源の乏しい環境にいる赤ん坊が、分娩時に脳損傷を負ったり、酸素不足で亡くなったりしていますが、現在では手巻き式のドップラー超音波モニターが分娩をモニタリングしています。

 

フレキシブルな層状タイプのものや、それらを組み合わせたものが次々に登場しています。フィットネスや医療向けの多くのパラメーターを測定する新しいマトリックススマートウォッチは、PVとTEを組み合わせています。その他の製品では、モニタリングや制御を目的とするいくつかの自己給電型スマート製品と同じように、EDに電力供給する振り子を内側に使用しています。機能豊富な自己給電型のスマートウォッチが次に登場し、多くの医療専用機器の誕生へとつながっていきます。Georgia Techでは、医療機器用の自動充電電池（SCPC）の研究も行っています。これらは、リチウム電池とTEやPZのフィルムを1つのスマート材料の中で組み合わせたものです。

 

Drexel大学などが、エナジーハーベスティングファブリックを開発しています。 多くの企業が、自己給電型の持続血糖モニター（CGM）や心臓ペースメーカーを開発しています。一部のハーベスターは、心拍、血圧勾配、動脈壁の変形を捉えます。 中国科学院の北京納米能源与系統研究所では、どのようにしてTENGが触覚センシング、動作検出、生体信号モニタリングに電力供給できるのかを発表しています。指で触れたり、曲げたり、呼吸したり、脈を打ったりすることで駆動するフレキシブルなTENGセンサーを搭載しており、電気式薬物送達パッチやその他のスマートパッチ向けに伸縮性のあるものもあります。

 

試験的なTEは、ウェアラブルパルスオキシメーター、脳波測定ヘッドバンド、心電図検査シャツに電力供給します。また、代替法としてPZを用いて生体補聴器に電力供給します。TEとEDは埋め込みデバイスの動力源となっており、TEの伸縮性電子スキンが機能しています。PZとEDは、聴覚やバランスに障害を抱える人々の耳の中で生命活動をモニタリングするさまざまな実験的デバイスに電力供給をしています。さらに詳しくは、IDTechExの調査レポート 『電子デバイスのためのエナジーハーベスティング 2020-2040年』をご覧ください。

 

また、IDTechExでは、PZ、TE、TENGハーベスティングに特化した個別の調査レポートを発行しています。電子皮膚パッチ、遠隔モニタリング、糖尿病管理技術などです。

 

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