2012年不可不知的10大人体运动能量收集方案

　　核心提示：能量收集技术给移动或可植入医疗设备供电创造了极好的机会。本文主要介绍了十种不同的人体运动能量收集设备和技术，这些设备和技术可能处于不同的原型创建和应用阶段。

　　从人体运动收集的生物机械能是一种非常有前途的清洁能源，完全可以用来替代电池给移动电子设备供电。能量收集技术是指使用环境能量向小型和移动的电气或电子设备提供电能。在我们身处的环境中共有四种主要的环境能源，它们是机械能(振动、变形)、热能(温度梯度或变化)、幅射能(太阳光、红外线、射频)和化学能(化学物质、生物化学)。

　　市场研究公司IDTechEX在最近发表的题为“2012年能量收集行动”报告中指出，2011年在能量收集元件本身方面的支出已达7亿美元，预计到2022年将增加到接近50亿美元。

　　移动电子设备的普及促进了新能源的开发。人体能源是一种新的替代品，它具有总是可用的优点，不需要化学燃料或补充措施。

　　事实上，人体在从热量散发、关节旋转、体重作功、重心垂直位移以及组织和其它附属脏器的弹性变形等资源产生可用电能方面是非常灵活的，这就给收集能量给移动或可植入医疗设备供电创造了极好的机会，而且这些设备可以使用很长时间，甚至实现永久供电。

　　下面介绍了十种不同的人体运动能量收集设备和技术，这些设备和技术可能处于不同的原型创建和应用阶段。

　　耳朵供电的电池:声波转换成电信号

　　这种芯片小到足以安装在中耳腔内。

　　由美国麻省理工学院、马萨诸塞州眼耳医院以及哈佛与麻省理工大学的联合健康科学技术中心专家组成的科研小组成功地收集到老鼠内耳的能量给小型传感器件供电。耳蜗电压的工作原理像生物电池一样，可以将声压波形转换成电信号并发送到大脑。这些研究人员开发的芯片可以在不影响正常听力的情况下收集到这种电能。

　　最终这些器件可以做到监视听力或平衡感受伤的人的耳朵内的生物活动，或对治疗作出响应，甚至可能自己提供治疗手段。

　　实用!膝关节压电能量收集器

　　上面照片所示为：(a)膝关节压电收集器。它佩戴在膝盖的外侧，并用背带固定。内部有一个汇聚中心，携带了许多双压晶体管元件。随着走路时关节的旋转，呈环形安装的拨子将对这些元件进行数据采集。(b)这种收集器的几何细节显示了这种安装好的双压电晶片元件的侧视图(上)和顶视图。

　　来自克兰菲尔德大学、利物浦大学和索尔福德大学的英国研究人员组成的一个小组计划开发一种压电能量收集器，这种收集器将佩戴在膝关节上，依靠采集技术实现上变频。这种能量收集器设计安装在膝部外侧，呈圆形，由一个外环和一个汇聚中心组成。当人在走路状态时，外环随膝关节运动而不断旋转。外环上安装有72个拨子，这些拨子用于“采集”连接内部中心轴的能量产生臂。

　　由于能量收集器捆绑在膝关节上，因此用户通过简单的行走就能给心率计、计步器和加速度计等人体监护设备供电，而且不用担心用完电能和更换电池。