ウェアラブル マイクログリッド: 汗で動く

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ウェアラブル マイクログリッド: 汗で動く

ウェアラブル マイクログリッド: 汗で動く

小見出しのテキスト
研究者は、人間の動きを利用してウェアラブル デバイスに電力を供給しています。
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      クォンタムラン・フォーサイト
    • 2023 年 1 月 4 日

    洞察の要約

    ウェアラブル テクノロジーのアプリケーションには、人間の健康モニタリング、ロボット工学、ヒューマン マシン インターフェースなどが含まれます。 これらのアプリケーションの進歩により、追加のデバイスなしで電力を供給できるウェアラブルに関する研究が増加しています。

    ウェアラブル マイクログリッドのコンテキスト

    研究者は、ウェアラブル デバイスが汗エネルギーのパーソナライズされたマイクログリッドからどのように利益を得て、その機能を拡張できるかを調査しています。 ウェアラブル マイクログリッドは、電子機器がバッテリーから独立して機能することを可能にするエネルギー ハーベスティングおよびストレージ コンポーネントの集まりです。 パーソナル マイクログリッドは、センシング、表示、データ転送、およびインターフェイス管理のためのシステムによって制御されます。 ウェアラブル マイクログリッドのコンセプトは、「アイランド モード」バージョンから派生したものです。 この隔離されたマイクログリッドは、発電ユニット、階層型制御システム、および一次電力網から独立して動作できる負荷の小さなネットワークで構成されています。

    ウェアラブル マイクログリッドを開発する場合、研究者は電力定格とアプリケーションの種類を考慮する必要があります。 環境発電機のサイズは、アプリケーションが必要とする電力量に基づいています。 たとえば、医療用埋め込み型デバイスは、大きなバッテリーを必要とするため、サイズとスペースに制限があります。 しかし、汗の力を利用することで、移植可能なものはより小さくなり、より用途が広がる可能性があります.

    破壊的な影響

    2022 年、カリフォルニア州サンディエゴ大学のナノエンジニア チームは、汗や動きからエネルギーを蓄え、小さな電子機器に電力を供給する「ウェアラブル マイクログリッド」を作成しました。 このデバイスは、バイオ燃料電池、摩擦電気発電機 (ナノ発電機)、およびスーパーキャパシタで構成されています。 すべてのパーツが柔軟で洗濯機で洗えるので、シャツとして最適です。 

    このグループは 2013 年に初めて汗をかく装置を特定しましたが、その後、この技術は小型の電子機器に対応するためにさらに強力になりました。 マイクログリッドは、30 分間のランニングと 10 分間の休憩セッションの間に、LCD (液晶ディスプレイ) 腕時計を 20 分間動作させ続けることができました。 ユーザーが動く前に電気を供給する摩擦電気発電機とは異なり、バイオ燃料電池は汗によって活性化されます。

    すべてのパーツはシャツに縫い付けられ、布地に印刷され、絶縁のために防水素材でコーティングされた、柔軟な細い銀線で接続されています。 シャツを洗剤で洗わないと、繰り返し曲げたり、折ったり、くしゃくしゃにしたり、水に浸したりしても、成分が分解されません。

    バイオ燃料電池はシャツの内側にあり、汗からエネルギーを収集します。 一方、摩擦電気発生器は、胴体の腰と側面の近くに配置され、動きを電気に変換します。 これらのコンポーネントは両方とも、着用者が歩いたり走ったりしている間にエネルギーを取り込み、その後、シャツの外側にあるスーパーキャパシタがエネルギーを一時的に蓄え、小さな電子機器に電力を供給します。 研究者は、オフィスに座っているときなど、人が活動していないときや静止しているときに発電する将来の設計をさらにテストすることに関心を持っています。

    ウェアラブルマイクログリッドの応用

    ウェアラブル マイクログリッドの用途には次のようなものがあります。 

    • エクササイズ、ジョギング、またはサイクリング セッション中に充電されているスマートウォッチと Bluetooth イヤホン。
    • 着用者の動きや体温によって電力が供給されるバイオチップなどの医療用ウェアラブル。
    • 着用後のエネルギーを蓄えるワイヤレス充電衣類。 この開発により、衣服がスマートフォンやタブレットなどの個人用電子機器に電力を送信できるようになる可能性があります。
    • ガジェットを使用しながら同時に充電できるため、炭素排出量とエネルギー消費量が削減されます。
    • 靴、アパレル、リストバンドなどのその他のアクセサリなど、ウェアラブル マイクログリッドの他の潜在的なフォーム ファクタに関する研究が増加しています。

    考慮すべき質問

    • ウェアラブルなエネルギー源は、テクノロジーとアプリケーションをどのように強化できるでしょうか?
    • そのようなデバイスは、仕事や日常業務にどのように役立ちますか?