一个3D打印的压电微器件用于人类能量收集,用于可穿戴生物传感器

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 收集能源 收集能源

背景情况:

• 可穿戴生物传感器对于持续的生理监测至关重要,但依赖于电池,导致信号中断和患者不适.
• 动脉脉冲提供了一种可转化为电力的机械能量的一致来源.
• 现有的可穿戴设备的能量收集解决方案往往缺乏整合和效率.

研究的目的:

• 开发和评估一个新的3D打印可穿戴的能量收集平台,由辐射动脉脉动提供动力.
• 研究使用压电材料来从人体中吸收机械能量.
• 为可穿戴生物传感器创建可持续的电源,增强诊断连续性.

主要方法:

• 一个3D打印的可穿戴平台被设计和制造使用化丝制造 (FFF).
• 一个压电磁盘和一个热塑性聚氨 (TPU) 薄膜被整合在一起,形成一个空气室,以改善皮肤粘附和部件保护.
• 使用COMSOL Multiphysics进行计算流体动力学 (CFD) 模拟,以建模和优化收割机性能.
• 分析了压电材料,直径和几何参数对电力输出的影响.

主要成果:

• 成功开发了可穿戴能源收割机的功能原型.
• 差价合约模拟提供了对收割机的能量和功率输出参数的见解.
• 对几何和材料参数的优化导致了更好的电力输出.
• 该研究确定了收割机皮肤适合和电压产生之间的相关性.

结论:

• 开发的3D打印可穿戴平台有效地清理动脉脉动的能量.
• 这种压电能收获方法为自动供电的可穿戴生物传感器提供了一个有希望的解决方案.
• 该技术有可能通过消除与电池相关的中断来改善持续的健康监测.