「UCLA Samueli School of Engineeringの生体工学者チームは、柔らかく柔軟な自己発電型生体電子デバイスを発明した。 この技術は、肘を曲げる動作から手首の脈拍のような微妙な動きまで、人間の体の動きを電気に変換し、装着型や埋め込み型の診断センサーに利用できる可能性があります」。この研究成果は、Nature誌に掲載されました。"バイオエレクトロニクスのためのソフトシステムにおける巨大磁気弾性効果"
"磁気弾性効果 "とは、小さな磁石を機械的な圧力で常に押し合ったり引き離したりすると、物質が磁化される量が変化することで、硬い系だけでなく、柔らかくて柔軟な系にも存在しうることを発見したのである。研究チームは、このコンセプトを実証するために、紙のように薄いシリコンのマトリックスに微小な磁石を分散させ、マトリックスのうねりに応じて強さが変化する磁場を発生させた。磁場の強さが変わると、電気が発生します」。
"我々の発見は、人体中心で、モノのインターネットに接続できる実用的なエネルギー、センシング、治療技術のための新しい道を開いています。"と、UCLA Samueliの生体工学の助教授である研究リーダーのJun Chenは言いました。"この技術の特徴は、デバイスを人間の皮膚に押し付けると、快適にストレッチや動きが出来ることで、電気ではなく磁気に頼っているため、湿気や私たち自身の汗でも効果が損なわれないことです。"
"チェン氏と彼のチームは、プラチナ触媒シリコーンポリマーマトリックスとネオジム-鉄-ボロンナノ磁石でできた小型で柔軟な磁気弾性発電機(米国四半期ほどの大きさ)を作りました。これを被験者の肘に伸縮性のある柔らかいシリコーンバンドで固定した。その結果、磁気弾性効果は、硬い金属合金を用いた同サイズの装置に比べて4倍も大きいことが確認された。その結果、この装置は1平方センチメートルあたり4.27ミリアンペアの電流を発生させ、同等の技術に次ぐ1万倍の性能となった。"
"実際、この柔軟な磁気弾性発電機は非常に敏感で、人間の脈波を電気信号に変換し、セルフパワー型の防水心拍計として機能させることができます。また、発電された電気は、汗センサーや体温計など、他のウェアラブルデバイスに持続的に電力を供給するために使用することができます。"
"人体の動きからエネルギーを採取してセンサーなどに電力を供給するウェアラブル発電機の製作は継続的に行われているが、実用性の欠如がそうした進歩の妨げになっていた。例えば、磁気弾性効果を持つ硬い金属合金は、皮膚に対して圧縮し、実行可能なアプリケーションに意味のあるレベルの電力を生成するために十分に曲がらないのです。"
"静電気に依存する他のデバイスは、十分なエネルギーを生成しない傾向があります。また、湿度の高い環境、あるいは皮膚に汗をかくと、その性能が低下することがある。このようなデバイスをカプセル化して水を遮断しようとする試みもあるが、それでは効果が半減してしまう。しかし、UCLAの研究チームが開発した新しいウェアラブル磁気弾性発電機は、1週間人工汗に浸した後でもテストが良好であった。"
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