[發(fā)明專利]一種應(yīng)用于人體醫(yī)療及健康監(jiān)測的柔性可穿戴溫差發(fā)電器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010177773.2
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111313758B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 卿紹偉;劉森昊;方昊宇;程溯;蔡煒楨
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號: H02N11/00
• 分類號: H02N11/00;H10N10/13;H10N10/17
• 代理公司: 北京同恒源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發(fā)明屬于溫差發(fā)電領(lǐng)域，涉及一種應(yīng)用于人體醫(yī)療及健康監(jiān)測的柔性可穿戴溫差發(fā)電器，包括至少一個溫差發(fā)電器，該溫差發(fā)電器包括熱端傳熱結(jié)構(gòu)、與熱端傳熱結(jié)構(gòu)相匹配的冷端傳熱結(jié)構(gòu)以及匹配設(shè)置在熱端傳熱結(jié)構(gòu)與冷端傳熱結(jié)構(gòu)之間的電偶元件層；熱端傳熱結(jié)構(gòu)包括至少一塊熱層銅片組合模塊以及與熱層銅片組合模塊匹配設(shè)置的熱層基片，冷端傳熱結(jié)構(gòu)包括與熱層銅片組合模塊匹配的冷層銅片組合模塊以及冷層基片；電偶元件層包括若干個平鋪的n型電偶元件和p型電偶元件，n型電偶元件和p型電偶元件與熱層銅片組合模塊以及冷層銅片組合模塊匹配連接。本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)的柔性好，收集熱能的同時熱量散失少，發(fā)電能力強、適應(yīng)性好并且便于穿戴。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于溫差發(fā)電領(lǐng)域，涉及一種應(yīng)用于人體醫(yī)療及健康監(jiān)測的柔性可穿戴溫差發(fā)電器。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟和社會的飛速發(fā)展，醫(yī)療技術(shù)得到了越來越多的關(guān)注，相應(yīng)的功能增強型傳感器的使用也越來越廣泛，尤其在醫(yī)療保健和健康監(jiān)測方面已經(jīng)越來越受歡迎。傳感器的功率要求范圍涵蓋超低功率(nW)、中等功率(μW)和大功率(mW)。溫差發(fā)電器(TEG)可以與各種傳感器完美地集成在一起，通過利用人體余熱發(fā)電形成自供電的可穿戴設(shè)備。根據(jù)塞貝克效應(yīng)，將溫差發(fā)電器(TEG)放置在人體皮膚(熱端)和環(huán)境(冷端)之間就可以產(chǎn)生連續(xù)的電功率輸出。為了適應(yīng)人體皮膚的彎曲表面，通常將電偶材料做得很薄，并簡化散熱結(jié)構(gòu)，以制作柔性溫差發(fā)電器(TEG)。現(xiàn)有的柔性溫差發(fā)電器(TEG)通常采用噴涂、焊接以及復(fù)雜的化學(xué)工藝，制作程序復(fù)雜，不利于柔性可穿戴溫差發(fā)電器(TEG)的推廣使用。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種節(jié)能，收集熱能，提供發(fā)電能力強、適應(yīng)性好并且便于穿戴的應(yīng)用于人體醫(yī)療及健康監(jiān)測的柔性可穿戴溫差發(fā)電器。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種溫差發(fā)電器，包括熱端傳熱結(jié)構(gòu)、與熱端傳熱結(jié)構(gòu)相匹配的冷端傳熱結(jié)構(gòu)以及匹配設(shè)置在熱端傳熱結(jié)構(gòu)與冷端傳熱結(jié)構(gòu)之間的電偶元件層；

熱端傳熱結(jié)構(gòu)包括至少一塊熱層銅片組合模塊以及與熱層銅片組合模塊匹配設(shè)置的熱層基片，冷端傳熱結(jié)構(gòu)包括與熱層銅片組合模塊匹配的冷層銅片組合模塊以及冷層基片；

電偶元件層包括若干個平鋪的n型電偶元件和p型電偶元件，n型電偶元件和p型電偶元件與熱層銅片組合模塊以及冷層銅片組合模塊匹配連接。

可選的，每塊熱層銅片組合模塊包括若干個熱層銅片，相鄰熱層銅片之間相隔且不接觸；

每塊冷層銅片組合模塊包括與熱層銅片數(shù)量匹配的冷層銅片，相鄰冷層銅片之間相隔且不接觸；

熱層銅片與冷層銅片的一端均同方向進行兩次彎折后分別得到熱層銅片較短端以及冷層銅片較短端。

可選的，熱層銅片還包括與熱層銅片較短端平行的熱層銅片較長端，該熱層銅片較長端的長度小于熱層基片的寬度；

熱層銅片較短端與熱層銅片較長端之間的距離與熱層基片的厚度相同。

可選的，冷層銅片還包括與冷層銅片較短端平行的冷層銅片較長端，該冷層銅片較長端的長度小于冷層基片的寬度；

冷層銅片較短端與冷層銅片較長端之間的距離等于冷層基片的厚度加上電偶元件層的厚度。

可選的，n型電偶元件和p型電偶元件數(shù)量相等，且數(shù)量均與熱層銅片相同；

冷層銅片的數(shù)量比熱層銅片數(shù)量多一塊。

可選的，n型電偶元件和p型電偶元件相互交叉平鋪且互不接觸，每個n型電偶元件和p型電偶元件的兩端均分別與熱層銅片較短端以及冷層銅片較短端固定連接。

可選的，熱層銅片組合模塊超過1塊時，相鄰的熱層銅片組合模塊之間還設(shè)置有熱膜隔層；相鄰電偶元件層之間通過導(dǎo)線串聯(lián)或者并聯(lián)。