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[2018年IEEE第13届纳米/微米工程与分子系统国际年会（NEMS） - 新加坡，新加坡（2018.4.22-2018.4.26）] 2018年IEEE第13届纳米/微米工程与分子系统国际年会（NEMS） - 振动能量收集器驱动的可穿戴生物医学诊断系统

DOI：10.1109/NEMS.2018.8556864 出版年份：2018 更新时间：2025-09-09 09:28:46
摘要： 智能织物技术（SFT）让生理参数监测变得更便捷。这种电子纺织品通过整合可穿戴系统与用于监测身体参数的传感器制成，医生可将其作为健康状况评估指标。现有系统依赖电池供电且维护繁琐，这是其使用寿命有限和生物相容性不足的主因。本研究提出以能量收集装置（EHD）替代电池来解决这些局限——该能量转换机制能将振动能转化为可用电能。我们重点研究了低成本EHD制备以实现SFT自供电，所制器件采用聚合物基底、银电极和氧化锌压电材料，在53Hz峰值共振频率、500KΩ负载条件下测得2.51V峰值电压/0.76V有效值电压，以及12.61μW峰值功率/1.18μW有效值功率。商用心脏传感器、自适应起搏器、脉搏血氧仪及传感器节点的功耗范围为1μW至100μW，证实该能量收集器可作为SFT电源的可行性。通过串联/并联阵列式部署EHD，可满足集成化SFT的用电需求。
作者： Suresh S. Balpande，Dr. Jayu Kalambe，Dr. Rajesh S.Pande
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

提出一种能量收集装置（EHD）作为智能织物技术（SFT）的电池替代方案，使其实现自供电功能，以解决现有电池驱动系统存在的寿命有限和缺乏生物相容性等局限性。

研究成果

所制造的静电驱动装置（EHD）证明了利用振动能量收集作为智能织物技术（SFT）电源的可行性。该装置产生的电力足以满足市售生物医学传感器的需求。未来工作可探索部署EHD阵列以实现集成化SFT应用，并进一步优化该装置以提高效率和耐用性。

研究不足

该研究仅限于单个电液动力（EHD）器件的制备与表征。虽然提出了部署EHD阵列以实现集成式软体流体传输（SFT）的可行性，但尚未通过实验验证。此外，该研究也未涉及EHD与特定生物医学传感器的集成问题，以及所制备器件的长期耐久性。

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