本文报道了一种用于可穿戴健康监测的自供电便携式电子模块，集成板载能量收集、模拟前端、信号处理和电池管理单元，用于实时心电图（ECG）采集与个性化健康监测。该模块可采用锂离子电池、硅光电二极管阵列和太阳能电池供电，其中BQ25505电池管理电路在硅光电二极管和太阳能电池支持下检测环境光变化，并可提供最高4.2 V稳定输出以维持模块连续...
城市污水管道广泛存在，污水可作为微生物燃料电池（MFC）的可再生电力燃料。本文提出一种可接入污水管道的集成微生物燃料电池管道（MFCP），使其在家庭污水处理设施中同时作为有机含量生物传感器和能量收集装置。MFCP采用管道状陶土基膜作为结构支撑和隔膜，阳极与阴极分别附着在陶土膜内、外表面，并使用Co-MnO2催化剂提升阴极性能。实验表...
面向人体表面、周围及内部的生物传感器，实现节能传感与物理安全通信，是开发低成本医疗器件、支持连续监测或安全长期运行的关键研究方向。当这些器件作为节点组网时，即构成身体互联网（Internet of Bodies, IoB），面临严格资源约束、传感与通信并行、安全漏洞等挑战。另一主要挑战是寻找高效体表能量收集方法，以支持传感、通信与安...
将活体生物材料与合成系统功能融合是仿生学、纳米医学等领域的重要目标。本文报道了一种基于单晶金纳米电极界面（NEIs）与黏菌 Physarum polycephalum 的“共生”结合。NEIs 通过蚀刻模板法制备，由聚碳酸酯（PC）膜中电沉积的单晶金纳米柱构成，表面旋涂 PC 绝缘层并刻蚀露出尖端，形成高密度、低缺陷的纳米电极阵列。...
本文讨论可穿戴生物医学传感器领域的“融合革命”，强调工程、数学、物理、生理学与临床团队的协作，是医疗级可穿戴设备从概念走向实用的关键。硬件微型化、无线通信、柔性电子、ASIC、MEMS 以及低功耗处理的发展，使身体传感器网络（BSN）能够长期、连续地采集、整合和分析人体信号，用于疾病预防、诊断和治疗。作者指出，人体不仅是传感器佩戴的...
蚕丝茧膜（SCM）是昆虫工程化结构。本研究比较了桑蚕（Bombyx mori）和非桑蚕（Tussar，Antheraea mylitta）SCM 的电学性质。干燥状态下，SCM 表现为绝缘体；吸收水分后，其内部产生电流，且电流受温度调制。跨膜电流可能具有离子性和质子性特征。作者利用 SCM 的上述电学性质，构建了简单的能量收集装置，...
正常呼吸引起的躯干运动可作为超低功耗电子设备的替代可再生电源，同一输出信号也可记录为包含呼吸信息的生理信号，从而支持自供电可穿戴生物传感器/能量收集器。本文提出此类生物传感器的选择标准、优化流程、作为传感器与能量收集器的权衡及挑战。通过在机械躯干和人体受试者上测试不同模块，比较压电材料（PZT-5A、MFC）与微型电磁发电机，结果表...
本文提出一种基于现成直流电机的可穿戴电磁生物传感器，用于非侵入式测量胸围变化并同步收集呼吸能量。作者将 Pololu 50:1 有刷微型金属齿轮电机改装为胸带，通过非弹性导线、弹簧和弹性绑带固定于胸壁。吸气时胸围增大，导线拉动转子旋转并压缩弹簧；呼气时弹簧使转子复位。依据法拉第电磁感应定律，电机输出电压与转子角速度成正比，对电压随时...
植入式生物传感在医学监测与诊断中具有吸引力，可实时监测关节或植入体上的物理载荷、生命体征以及体内骨整合等现象。基于微机电系统（MEMS）的发电技术可通过产生电能来替代或补充现有电池供电系统，从而实现植入式生物传感器的自主运行。补充电池系统可延长传感器工作寿命；同时，更高的可用功率允许在生物传感模块中增加计算、无线通信等组件，提升功能...
可穿戴健康与健身监测系统能够无创、连续地采集生理数据，但传统设备依赖电池，长期监测会带来频繁更换电池和电子废弃物问题。本文提出一种零净能耗生物传感器概念，通过同时感知和收集呼吸努力来为可穿戴传感器供电。作者将市售Futaba S3003伺服电机反向用作电磁发电机，并改装为佩戴于胸骨处的胸带装置。胸廓在吸气和呼气过程中周长变化，通过绳...
可穿戴与植入式无线生物传感器在功能、电池寿命和电池体积之间存在明显权衡，能量收集装置可能克服这些限制。可靠能量收集已在机器状态监测中实现，并应用于化工、炼油和水处理。然而，能从人体收集足够能量为无线生物传感器供电的实用微型装置仍处起步阶段。本文综述人体能量收集方案，以确定由收集器供电的人体传感器网络的可用功率。人体能量收集的主要竞争...