Apparaat voedt draagbare sensoren door menselijke beweging

De komst van goedkope draagbare sensoren die hartslag, lichaamstemperatuur en niveaus van bloedsuiker en metabole bijproducten kunnen controleren, heeft onderzoekers in staat gesteld de menselijke gezondheid te bewaken op manieren die voorheen nooit mogelijk waren. Maar net als alle elektronische apparaten hebben deze draagbare sensoren een stroombron nodig. Batterijen zijn een optie, maar zijn niet per se ideaal omdat ze omvangrijk, zwaar en leeg kunnen zijn.

Onderzoekers hebben nu een manier ontwikkeld om draadloze draagbare sensoren van stroom te voorzien door kinetische energie te oogsten die door een persoon wordt geproduceerd terwijl ze zich verplaatsen. Deze energieoogst wordt gedaan met een dunne sandwich van materialen (teflon, koper en polyimide) die op de huid van de persoon zijn bevestigd. Terwijl de persoon beweegt, wrijven deze vellen materiaal tegen een glijdende laag van koper en polyimide en wekken ze kleine hoeveelheden elektriciteit op. Het effect, dat bekend staat als tribo-elektriciteit, wordt misschien het best geïllustreerd door de statische elektrische schok die iemand kan krijgen nadat hij over een vloerbedekking heeft gelopen en vervolgens een metalen deurknop heeft aangeraakt.

De tribo-elektrische generator (nanogenerator) heeft een stator die aan de romp is bevestigd en een schuif die aan de binnenkant van de arm is bevestigd. De schuif schuift tijdens menselijke beweging tegen de stator en tegelijkertijd wordt een elektrische stroom opgewekt. De nanogenerator is gemaakt met in de handel verkrijgbare flexibele printplaten.

De nanogenerator wekt niet veel elektriciteit op; je zou een apparaat nodig hebben met een oppervlakte van 100 vierkante meter om een ​​gloeilamp van 40 watt van stroom te voorzien. De draagbare sensoren hebben weinig stroom nodig en het systeem slaat opgewekte elektriciteit op in een condensator totdat er voldoende lading is om een ​​meting van de sensor te nemen en de gegevens draadloos via Bluetooth naar een mobiele telefoon te sturen. Hoe meer een persoon beweegt, hoe vaker de sensor gegevens kan verzamelen. Maar zelfs als de persoon redelijk sedentair is, zal de sensor uiteindelijk genoeg vermogen verzamelen om te werken.