Das Gerät versorgt tragbare Sensoren durch menschliche Bewegung mit Strom

Das Aufkommen kostengünstiger tragbarer Sensoren, die die Herzfrequenz, die Körpertemperatur sowie den Blutzuckerspiegel und Stoffwechselnebenprodukte überwachen können, hat es Forschern ermöglicht, die menschliche Gesundheit auf eine nie dagewesene Weise zu überwachen. Aber wie alle elektronischen Geräte benötigen diese tragbaren Sensoren eine Stromquelle. Akkus sind eine Option, aber nicht unbedingt ideal, da sie sperrig, schwer und leer sein können.

Forscher haben nun eine Möglichkeit entwickelt, drahtlose tragbare Sensoren mit Strom zu versorgen, indem sie kinetische Energie nutzen, die von einer Person erzeugt wird, wenn sie sich bewegt. Diese Energiegewinnung erfolgt mit einem dünnen Sandwich aus Materialien (Teflon, Kupfer und Polyimid), das an der Haut der Person befestigt wird. Diese Materialbahnen reiben bei Bewegung des Menschen an einer Gleitschicht aus Kupfer und Polyimid und erzeugen geringe Mengen Strom. Der als Triboelektrizität bekannte Effekt lässt sich vielleicht am besten durch den statischen Stromschlag veranschaulichen, den eine Person erhalten kann, nachdem sie über einen Teppichboden gegangen ist und dann einen Metalltürknauf berührt hat.

Der triboelektrische Generator (Nanogenerator) hat einen Stator, der am Oberkörper befestigt ist, und einen Schieber, der an der Innenseite des Arms befestigt ist. Der Gleiter gleitet während der menschlichen Bewegung gegen den Stator und gleichzeitig wird ein elektrischer Strom erzeugt. Der Nanogenerator wurde mit handelsüblichen flexiblen Leiterplatten hergestellt.

Der Nanogenerator erzeugt nicht viel Strom; man bräuchte ein Gerät mit 100 Quadratmetern Fläche, um eine 40-Watt-Glühbirne zu betreiben. Die tragbaren Sensoren haben einen geringen Strombedarf und das System speichert die erzeugte Elektrizität in einem Kondensator, bis genügend Ladung vorhanden ist, um eine Messung vom Sensor vorzunehmen und die Daten drahtlos über Bluetooth an ein Mobiltelefon zu senden. Je mehr sich eine Person bewegt, desto häufiger kann der Sensor Daten sammeln. Selbst wenn die Person ziemlich sesshaft ist, wird der Sensor schließlich genug Energie sammeln, um zu funktionieren.