사람의 움직임을 통해 웨어러블 센서에 전원을 공급하는 장치

심박수, 체온, 혈당 및 대사 부산물의 수준을 모니터링할 수 있는 저렴한 웨어러블 센서의 출현으로 연구자들은 이전에는 불가능했던 방식으로 인간의 건강을 모니터링할 수 있게 되었습니다. 그러나 모든 전자 장치와 마찬가지로 이러한 웨어러블 센서에는 전원이 필요합니다. 배터리는 옵션이지만 부피가 크고 무거우며 방전될 수 있기 때문에 반드시 이상적인 것은 아닙니다.

연구원들은 이제 사람이 움직일 때 생성하는 운동 에너지를 수집하여 무선 웨어러블 센서에 전원을 공급하는 방법을 개발했습니다. 이 에너지 수확은 사람의 피부에 부착된 재료(테플론, 구리 및 폴리이미드)의 얇은 샌드위치로 수행됩니다. 사람이 움직일 때 이 시트는 구리와 폴리이미드로 만들어진 슬라이딩 층에 마찰되어 소량의 전기를 생성합니다. 마찰 전기로 알려진 효과는 카펫이 깔린 바닥을 걷고 금속 손잡이를 만진 후 받을 수 있는 정전기 충격으로 가장 잘 설명됩니다.

마찰전기발전기(나노발전기)는 몸통에 고정되는 고정자와 팔 안쪽에 부착되는 슬라이더를 가지고 있다. 슬라이더는 사람이 움직이는 동안 고정자에 대해 미끄러지며 동시에 전류가 생성됩니다. 나노발전기는 시중에서 구할 수 있는 연성회로기판으로 만들었습니다.

나노발전기는 많은 전기를 생산하지 않습니다. 40와트 전구에 전력을 공급하려면 표면적이 100제곱미터인 장치가 필요합니다. 웨어러블 센서는 전력 요구 사항이 낮고 시스템은 센서에서 판독을 수행하고 Bluetooth를 통해 무선으로 데이터를 휴대폰으로 보낼 수 있을 만큼 충분히 충전될 때까지 생성된 전기를 커패시터에 저장합니다. 사람이 더 많이 움직일수록 센서가 더 자주 데이터를 수집할 수 있습니다. 그러나 사람이 상당히 앉아 있더라도 결국 센서는 작동하기에 충분한 전력을 축적하게 됩니다.