人体是最安全的能量源，那么如何利用人体来供电？

2017-01-04 11:28

随着物联网和可穿戴设备的兴起，如何能够摆脱电池，能够找到一种取之不尽的能源，不断为这类小型低耗电的电子设备供电，正成为一个很热门的研究课题。这个课题叫“能量采集技术”。
能量采集的需求正在不断增加，各种各样的研究工作也正在进行，其中一个就是利用人体来为电子设备提供“永远”不衰竭的电力。能量采集技术需要与该类型能量源匹配的能量采集传感器，将来自周围环境的可用能量转换为电能。典型的能量源包括电磁波、风、振动和热能。
电池一直是小型便携设备的主要电源，但它们的使用已经相当不方便。这些装置中的电池占体积很大，并且只能持续有限的时间，必须不断地充电和替换，这变得昂贵和耗时。而且电池往往会造成不方便，如对于手机而言，常常因为打到一半突然没电而不得不中断通话。
来自人体的能量采集技术可以是替代电池供电设备的方法。对于一般的小型电子设备，改为使用身体的能量作为能量源将会带来很多好处。平时我们没有太多觉察自己的身体。其实人体通过日常行为和剧烈身体活动会产生能量，这正是极好的能量来源。
与从机器获取能量相比，从身体提取能量要复杂得多，因为提取能量的采集器的尺寸相当小，并且人体运动发生在较低的频率。过去，有一些产品，如手表、手电筒和收音机，曾使用人工发电的电源来工作。
目前，正在进行研究从人体提取的能量用于低功率生物医学应用。例如，向在身体中植入的医疗装置供电，以延长装置的使用期限。否则为了置换这些装置里的电池，需要不断动手术。今后，人体供电的应用将逐渐扩大到用于可穿戴设备甚至手机。
我们可以把人的日常活动中产生的能量加以利用，例如从人的呼吸、体热、手臂运动、步行、跑步和蹬踏动作等等。这些传感器加上信号处理电路，将这些能量转换成电力。这个采集器可以放在衣服、手表、鞋类或眼镜等人体的佩戴物上，对电子设备充电而不会对用户造成任何不良影响。
三种不同传感器的能量采集
从人体中提取能量，一般使用三种传感器，包括热电传感器、电磁传感器和压电传感器。热电传感利用身体热量，而电磁传感和压电传感从身体运动中提取能量。
热是来自身体的许多种能量来源之一。例如，在新研制的一种可穿戴式无线脑电图系统中，就是用身体热量来工作的。这个脑电图系统使用了一种热电传感器，它在室温下产生超过2mW的功率，而这个系统本身只需要0.66mW的功率，完全可以满足

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