摩擦纳米发电机、应用其的监测装置和自驱动卡片灯制造方法及图纸

本发明专利技术涉及纳米发电领域，公开了一种摩擦纳米发电机、应用其的监测装置和自驱动卡片灯。其中该摩擦纳米发电机包括：第一发电部件；及第二发电部件，第二发电部件具有凹陷部、比凹陷部的凹陷面高第一预定距离的第一支撑面和比凹陷部的凸起面高第二预定距离的第二支撑面，第一支撑面和第二支撑面分别与第一发电部件接触，在静止状态下第一发电部件在第一支撑面和第二支撑面的支撑作用下不与凹陷部接触，在外力作用下第一发电部件发生形变与凹陷部接触或分离，并基于该形变产生并输出电信号。上述发电机能将机械能转换为电能，且输出的电信号的变化能反映施加至该发电机的外力变化，从而可将该发电机用做自驱动的压力传感器，实现压力的检测。

【技术实现步骤摘要】
摩擦纳米发电机、应用其的监测装置和自驱动卡片灯
本专利技术涉及纳米发电领域，具体地，涉及一种摩擦纳米发电机、应用该摩擦纳米发电机的检测装置和自驱动卡片灯。
技术介绍
越来越多的人被睡眠紊乱所困扰，在临床诊断中，主要通过多导睡眠监测系统诊断患者的睡眠情况。睡眠监测指数包括EEG、ECG、EOG、EMG、胸腹式呼吸运动、鼾声、脉搏、血氧饱和度、脉搏波、呼吸频率、体位等。通过多导睡眠监测系统记录并分析睡眠时各种生理参数，可以实现对睡眠障碍、睡眠呼吸紊乱和睡眠呼吸暂停、低通气综合征疾病的分析、诊断。然而，该系统耗电量大，设备庞大和繁杂，给患者的使用和医护人员的操作带来了不便。因此，需要一种自驱动的无需额外电源的传感器来监测睡眠中肢体运动、体位变化等。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种摩擦纳米发电机、应用其的监测装置和自驱动卡片灯，以解决上述现有技术中的问题。为了实现上述目的，本专利技术提供一种摩擦纳米发电机，其中，该摩擦纳米发电机包括：第一发电部件；以及第二发电部件，所述第二发电部件具有凹陷部、比所述凹陷部的凹陷面高第一预定距离的第一支撑面和比所述凹陷部的凸起面高第二预定距离的第二支撑面，所述第一支撑面和所述第二支撑面分别与所述第一发电部件接触，在静止状态下所述第一发电部件在所述第一支撑面和所述第二支撑面的支撑作用下不与所述凹陷部接触，而在外力作用下所述第一发电部件发生形变而与所述凹陷部接触或分离，并基于该形变产生并输出电信号。优选地，所述第一发电部件的数量为一个，所述第二发电部件夹在折叠后的所述第一发电部件之间以使所述第一支撑面和所述第二支撑面分别与所述第一发电部件接触。优选地，所述第一发电部件的数量为两个，所述第二发电部件夹在两个所述第一发电部件之间以使所述第一支撑面和所述第二支撑面分别与所述第一发电部件接触。优选地，所述第一发电部件包括有机高分子薄膜层、金属薄膜层和微结构层，在外力作用下所述微结构层与所述凹陷部接触或分离，且在接触和分离的过程中，所述微结构层与所述凹陷部之间产生摩擦电势差。优选地，所述有机高分子薄膜层的材料选自以下中的至少一种：聚酰胺、聚氯乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚偏二氯乙烯、聚丙烯腈、聚二苯基丙烷碳酸酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚三氟氯乙烯、对二甲苯环二体、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物和氯乙烯-醋酸乙烯共聚物。优选地，所述金属薄膜层为铝薄膜层。优选地，所述微结构层为以下结构中的一种或多种形成的阵列：纳米线、纳米管、纳米棒和纳米柱。优选地，所述微结构层的材料为流延聚丙烯。优选地，所述有机高分子薄膜层的厚度范围为12μm至40μm，所述金属薄膜层的厚度范围为30μm至50μm，所述微结构层的厚度范围为20μm至100μm。优选地，所述第二发电部件的材料为金属，所述金属选自以下中任一者：铜、铁和锰钢。本专利技术还提供了一种监测装置，其中，包括上述的摩擦纳米发电机，用于肢体运动监测的压力传感器。优选地，所述摩擦纳米发电机输出的电信号数据通过远程控制技术发送给监测机构。本专利技术还提供了一种自驱动卡片灯，其中，包括上述的摩擦纳米发电机，将所述摩擦纳米发电机的输出端连接至照明部件。通过上述技术方案，将所述第二部件设置为具有凹陷部、分别与所述第一发电部件接触的第一支撑面和第二支撑面，在静止状态下所述第一发电部件在所述第一支撑面和所述第二支撑面的支撑作用下不与所述凹陷部接触，而在外力作用下所述第一发电部件发生形变而与所述凹陷部接触或分离，并基于该形变产生并输出电信号。由此，本专利技术上述的摩擦纳米发电机能够将机械能转换为电能，且其输出的电信号的变化能够反映施加至该发电机的外力变化，从而可以将该摩擦纳米发电机用做自驱动的压力传感器，实现压力的检测。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是根据本专利技术一种实施方式的摩擦纳米发电机的结构示意图；图2是根据本专利技术一种实施方式的摩擦纳米发电机的第二发电部件的示意图；图3是根据本专利技术一种实施方式的摩擦纳米发电机的工作原理示意图；图4是根据本专利技术一种实施方式的基于不同直径的纳米柱的摩擦纳米发电机的输出电压比较示意图；图5是根据本专利技术一种实施方式的基于不同直径的纳米柱的摩擦纳米发电机的输出电流比较示意图；以及图6是根据本专利技术一种实施方式的摩擦纳米发电机用于睡眠监测中的肢体运动监测的电压输出示意图。附图标记说明1第一发电部件2第二发电部件10有机高分子薄膜层11金属薄膜层12微结构层20凹陷部21第一支撑面22第二支撑面具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。图1是根据本专利技术一种实施方式的摩擦纳米发电机的结构示意图。如图1所示，本专利技术一种实施方式提供的摩擦纳米发电机包括：第一发电部件1；以及第二发电部件2，所述第二发电部件2具有凹陷部20、比所述凹陷部20的凹陷面高第一预定距离的第一支撑面21和比所述凹陷部20的凸起面高第二预定距离的第二支撑面22，所述第一支撑面21和所述第二支撑面22分别与所述第一发电部件1接触，在静止状态下所述第一发电部件1在所述第一支撑面21和所述第二支撑面22的支撑作用下不与所述凹陷部20接触，而在外力作用下所述第一发电部件1发生形变而与所述凹陷部20接触或分离，并基于该形变产生并输出电信号。通过上述技术方案，将所述第二部件设置为具有凹陷部、分别与所述第一发电部件接触的第一支撑面和第二支撑面，在静止状态下所述第一发电部件在所述第一支撑面和所述第二支撑面的支撑作用下不与所述凹陷部接触，而在外力作用下所述第一发电部件发生形变而与所述凹陷部接触或分离，并基于该形变产生并输出电信号。由此，本专利技术上述的摩擦纳米发电机能够将机械能转换为电能，且其输出的电信号的变化能够反映施加至该发电机的外力变化，从而可以将该摩擦纳米发电机用做自驱动的压力传感器，实现压力的检测。本专利技术还提供了一种监测装置，其中，包括上述实施方式中所述的摩擦纳米发电机，用于肢体运动监测的压力传感器。本专利技术还提供了一种自驱动卡片灯，其中，包括上述实施方式中所述的摩擦纳米发电机，将所述摩擦纳米发电机的输出端连接至照明部件。举例来讲，可以将本专利技术上述的摩擦纳米发电机用做用于睡眠监测中的肢体运动监测的压力传感器或是用于制作用于应急照明的自驱动卡片灯。在例如用作用于睡眠监测中的肢体运动监测的压力传感器的情况下，由于无需外部额外供电设备进行供电，且具有质量轻、体积小等优点，所以方便了患者的使用和操作。例如，患者可以在家测试，并将输出的电信号数据通过远程控制技术发送给监测机构例如医疗中心，从而医生可以进行远程监控和会诊。除了睡眠检测，应用本专利技术提供的摩擦纳米发电机的检测装置也可以应用在其他疾病的检测中，例如步态检测、计步等，还可以应用在一些慢性病的检测中，检测肢体的运动等情况。其中，对于远程控制技术，可以采用现有技术中已有的远程控制方法和系统实现数据的传递，本专利技术不对此进行限定。例如，摩擦纳米发电机输出的电信号可以利用各种移动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摩擦纳米发电机，其中，该摩擦纳米发电机包括：第一发电部件；以及第二发电部件，所述第二发电部件具有凹陷部、比所述凹陷部的凹陷面高第一预定距离的第一支撑面和比所述凹陷部的凸起面高第二预定距离的第二支撑面，所述第一支撑面和所述第二支撑面分别与所述第一发电部件接触，在静止状态下所述第一发电部件在所述第一支撑面和所述第二支撑面的支撑作用下不与所述凹陷部接触，而在外力作用下所述第一发电部件发生形变而与所述凹陷部接触或分离，并基于该形变产生并输出电信号。

【技术特征摘要】
1.一种摩擦纳米发电机，其中，该摩擦纳米发电机包括：第一发电部件；以及第二发电部件，所述第二发电部件具有凹陷部、比所述凹陷部的凹陷面高第一预定距离的第一支撑面和比所述凹陷部的凸起面高第二预定距离的第二支撑面，所述第一支撑面和所述第二支撑面分别与所述第一发电部件接触，在静止状态下所述第一发电部件在所述第一支撑面和所述第二支撑面的支撑作用下不与所述凹陷部接触，而在外力作用下所述第一发电部件发生形变而与所述凹陷部接触或分离，并基于该形变产生并输出电信号。2.根据权利要求1所述的摩擦纳米发电机，其中，所述第一发电部件的数量为一个，所述第二发电部件夹在折叠后的所述第一发电部件之间以使所述第一支撑面和所述第二支撑面分别与所述第一发电部件接触。3.根据权利要求1所述的摩擦纳米发电机，其中，所述第一发电部件的数量为两个，所述第二发电部件夹在两个所述第一发电部件之间以使所述第一支撑面和所述第二支撑面分别与所述第一发电部件接触。4.根据权利要求1-3中任一项所述的摩擦纳米发电机，其中，所述第一发电部件包括有机高分子薄膜层、金属薄膜层和微结构层，在外力作用下所述微结构层与所述凹陷部接触或分离，且在接触和分离的过程中，所述微结构层与所述凹陷部之间产生摩擦电势差。5.根据权利要求4所述的摩擦纳米发电机，其中，所述有机高分子薄膜层的材料选自以下中的至少一种：聚酰胺、聚氯乙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋卫星，孙春文，
申请(专利权)人：北京纳米能源与系统研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11