新设备通过人体运动为可穿戴传感器供电

廉价的可穿戴传感器可以监测心率和体温以及血糖和代谢副产物的水平的出现，使研究人员和卫生专业人员以前所未有的方式监测人类健康。但是，像所有电子设备一样，这些可穿戴传感器需要电源。电池是一种选择，但不一定是理想的，因为它们可能体积庞大，笨重且电量耗尽。

加州理工学院医学工程学助理教授，加州理工学院的高伟(Wei Gao)一直在开发这些传感器以及新颖的方法来利用人体自身为它们供电。在此之前，他创建了一种传感器，该传感器可以监测人类汗液中的健康指标，该传感器由汗液本身提供动力。

现在，Gao已开发出一种为无线可穿戴传感器供电的新方法：他收集人移动时产生的动能。

这种能量收集是通过将薄薄的三明治材料(聚四氟乙烯，铜和聚酰亚胺)粘贴到人的皮肤上来完成的。随着人的移动，这些材料片会在由铜和聚酰亚胺制成的滑动层上摩擦，并产生少量电能。这种现象称为摩擦电，也许最好是人走过铺有地毯的地板然后触摸金属门把手后可能受到的静电冲击。

“我们的摩擦发电机，也称为纳米发电机，有一个固定在躯干上的定子和一个固定在手臂内侧的滑块。在人体运动过程中，滑块在定子上滑动，还有电流是同时产生的。” “机制非常简单。摩擦会产生电能。从概念上讲，这不是新事物。”

高说，新的是研究团队如何制造纳米发电机。

他说：“我们不是使用高档材料，而是使用市售的柔性电路板。” “这种材料很便宜，非常耐用，并且在很长一段时间内具有机械强度。”

纳米发电机不会产生大量的电能。实际上，将需要一种表面积为100平方米的设备来为40瓦的灯泡供电。但是，Gao的可穿戴传感器对电源的要求很低，并且系统将产生的电能存储在电容器中，直到有足够的电荷可以从传感器中读取读数，然后通过蓝牙将数据无线发送到手机。一个人移动的次数越多，传感器收集数据的频率就越高。即使此人久坐不动，传感器最终仍将积聚足够的能量进行操作。

Gao最终希望使用通过多种方法产生的能量来运行他的可穿戴传感器。例如，可穿戴设备可能会使用汗水，摩擦发电机和小型可穿戴太阳能电池板产生的电能。

描述该研究的论文名为“由人类运动驱动的无线无电池可穿戴汗液传感器”，发表在《科学进展》杂志第40期上。