Современная электроника №1/2024

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 20 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 1 / 2024 дения непрерывного потока растворов Na+ при различных физиологически значимых скоростях потоотделения 1, 2 и 4 мкл / мин . При скорости пото - ка 2 мкл / мин Na+ датчику потребо - валось ~2 минуты , чтобы достичь новых стабильных показаний . Высо - кое временно́е разрешение повторяет - ся в течение нескольких циклов изме - нения концентрации . Первая демонстрация полностью интегрированной безбатарейной носимой системы с трибоэлектриче - ским приводом для мультиплексного обнаружения пота состоялась в марте 2023 года в Калифорнийском техноло - гическом институте ( США ). На рис . 8 представлена схематиче - ская диаграмма работы модуля FWS3 с микрофлюидным датчиком пота , вза - имодействующего с гибкой схемой . На рис . 9 представлена блок - схема системного уровня , показывающая управление питанием , преобразова - ние сигналов , обработку и беспровод - ную передачу FWS3 от FTENG к био - сенсорам , а затем к пользовательскому интерфейсу . FTENG изготавливается по ком - мерческой технологии FPCB. Система FTENG состоит из встречно - штырево - го неподвижного статора и подвиж - ного ползунка в виде решётки ( рис . 5). Для получения эффекта электризации политетрафторэтилен ( ПТФЭ ) и медь используются в качестве трибопар в гибком ФТЭН - исполнении . Межэлек - тродное расстояние биосенсора - датчи - ка оптимизировано с помощью иссле - дований плотности переносимого заряда FTENG. Подвижные части элек - тронного датчика формируются с помо - щью фотолитографии с использовани - ем встречно - штыревой и решётчатой структуры соответственно . Поверхность электрода покрыта химическим нике - лем / иммерсионным золотом (ENIG), а статор дополнительно ламинирован [1]. Принцип работы и особенности Во время двигательной активности ( тренировки ) человека влага пото - отделения преобразуется датчиком FTENG с использованием методов конденсации и поступает на элек - тронный модуль управления питани - ем (PMIC) – рис . 4. Так , по достижении уровня полной зарядки на накопи - тельном конденсаторе , стабилизиру - ющем напряжение питания програм - мируемой системы BLE на модуле микросхемы (PSoC) и операционных усилителей , происходит передача адап - тированных в цифровой вид данных с потенциометрических измерений по BLE. Необходимо отметить , что долго - временная стабильность трёхпанель - ного FTENG при зарядке конденса - тора ёмкостью 47 мкФ при рабочей частоте 1,5 Гц достигается в течение 2 часов . Это иллюстрирует рис . 10, где график заряда модуля представлен в трёх разных вариантах нагрузки , зна - чение напряжения дано в мВ . И это очень важно , поскольку совер - шенствование системы идёт даль - ше именно в таком направлении – сокращение времени выхода на стабиль - ность аккумулирования заряда накопи - тельного конденсатора , следовательно , автономного электропитания моду - ля . Рабочий механизм модуля FTENG объясняется эффектом связи контакт - Рис . 6. Безбатарейный модуль FWS3 для беспроводного и неинвазивного молекулярного мониторинга Рис . 8. Схематическая диаграмма работы модуля FWS3 Рис . 9. Блок - схема системного уровня , показывающая управление питанием , преобразование сигналов , обработку и беспроводную передачу FWS3 от FTENG к биосенсорам Рис . 7. Вид пластыря микрожидкостного датчика , конформно прикреплённого к коже человека 3,6 3,2 2,8 2,4 2,0 0 10 20 Время ( мин .) Биосенсоры АЦП Модуль Bluetooth Пользовательский интерфейс GPIO Генератор на основе автономных трибоэлектрических слоёв (FTENG) Операционные усилители C енсорная накладка Гибкая плата Стабилизатор Управление питанием Напряжение ( В ) 30 40 50 60