核心提示：能量收集技術給移動或可植入醫(yī)療設備供電創(chuàng)造了極好的機會。本文主要介紹了十種不同的人體運動能量收集設備和技術，這些設備和技術可能處于不同的原型創(chuàng)建和應用階段。

　　從人體運動收集的生物機械能是一種非常有前途的清潔能源，完全可以用來替代電池給移動電子設備供電。能量收集技術是指使用環(huán)境能量向小型和移動的電氣或電子設備提供電能。在我們身處的環(huán)境中共有四種主要的環(huán)境能源，它們是機械能(振動、變形)、熱能(溫度梯度或變化)、幅射能(太陽光、紅外線、射頻)和化學能(化學物質、生物化學)。

　　市場研究公司IDTechEX在最近發(fā)表的題為“2012年能量收集行動”報告中指出，2011年在能量收集元件本身方面的支出已達7億美元，預計到2022年將增加到接近50億美元。

　　移動電子設備的普及促進了新能源的開發(fā)。人體能源是一種新的替代品，它具有總是可用的優(yōu)點，不需要化學燃料或補充措施。

　　事實上，人體在從熱量散發(fā)、關節(jié)旋轉、體重作功、重心垂直位移以及組織和其它附屬臟器的彈性變形等資源產生可用電能方面是非常靈活的，這就給收集能量給移動或可植入醫(yī)療設備供電創(chuàng)造了極好的機會，而且這些設備可以使用很長時間，甚至實現永久供電。

　　下面介紹了十種不同的人體運動能量收集設備和技術，這些設備和技術可能處于不同的原型創(chuàng)建和應用階段。

　　耳朵供電的電池:聲波轉換成電信號

　　這種芯片小到足以安裝在中耳腔內。

　　由美國麻省理工學院、馬薩諸塞州眼耳醫(yī)院以及哈佛與麻省理工大學的聯合健康科學技術中心專家組成的科研小組成功地收集到老鼠內耳的能量給小型傳感器件供電。耳蝸電壓的工作原理像生物電池一樣，可以將聲壓波形轉換成電信號并發(fā)送到大腦。這些研究人員開發(fā)的芯片可以在不影響正常聽力的情況下收集到這種電能。

　　最終這些器件可以做到監(jiān)視聽力或平衡感受傷的人的耳朵內的生物活動，或對治療作出響應，甚至可能自己提供治療手段。

　　實用!膝關節(jié)壓電能量收集器

　　上面照片所示為：(a)膝關節(jié)壓電收集器。它佩戴在膝蓋的外側，并用背帶固定。內部有一個匯聚中心，攜帶了許多雙壓晶體管元件。隨著走路時關節(jié)的旋轉，呈環(huán)形安裝的撥子將對這些元件進行數據采集。(b)這種收集器的幾何細節(jié)顯示了這種安裝好的雙壓電晶片元件的側視圖(上)和頂視圖。

　　來自克蘭菲爾德大學、利物浦大學和索爾福德大學的英國研究人員組成的一個小組計劃開發(fā)一種壓電能量收集器，這種收集器將佩戴在膝關節(jié)上，依靠采集技術實現上變頻。這種能量收集器設計安裝在膝部外側，呈圓形，由一個外環(huán)和一個匯聚中心組成。當人在走路狀態(tài)時，外環(huán)隨膝關節(jié)運動而不斷旋轉。外環(huán)上安裝有72個撥子，這些撥子用于“采集”連接內部中心軸的能量產生臂。

　　由于能量收集器捆綁在膝關節(jié)上，因此用戶通過簡單的行走就能給心率計、計步器和加速度計等人體監(jiān)護設備供電，而且不用擔心用完電能和更換電池。