文 献 综 述
课题背景
在电子信息技术飞速发展的今天，物联网、可穿戴设备、智能设备等概念已尽为人知，这些技术的使用带来了前所未有的便捷性，可穿戴技术开始迅速渗透到各行各业中，潜移默化地改变着人们的工作环境、生活方式。
在医疗健康领域，医用的健康可穿戴电子设备，通常是将特定的传感器穿戴到人体某一部位后，采集人体的某一项物理信号并将其转化为电信号，经过一系列的后处理电路将电信号转成数字信号，单片机采集该信号后通过一定的程序将信号变成表征该人体物理信息的数据后以无线的方式传输到配对的上位机，例如手机、平板和电脑等并上传到服务器，供医生或上位机进行处理，用于实时的人体环境监测以及疾病诊断。因此医用的健康可穿戴电子设备对于移动性、可穿戴性、实时性以及功耗都有一定的需求。而传统的传感器多以半导体集成工艺制成，虽然体积较小但都是坚硬的固体状，对于某些需要接触人体表面的体征测量，其柔性以及可穿戴性都有一定的局限性。同时，传统的传感器需要电源使其保持在正常的工作状态，而额外的电源电路会限制整个设备的体积，并且对于功耗也有相应的要求。为此，基于微纳传感技术的压电式新型传感器更适用于可穿戴电子设备，其具有柔性、无源以及体积小等特点。[1-2]
国内外研究现状
1975年世界上首款手腕计算器Pulsar正式限量发布，可穿戴设备开启了蜕变之路，走向了贴近人们生活的领域。在过去几年中，国内外在研究柔性器件、可穿戴智能设备方面己经取得了不错的进展。例如，2012年，谷歌公司推出了一款“拓展现实”眼睛（Google Project Glass），具有多种和智能手机一样的功能：上网、发送信息和收发邮件等；2014年，摩托罗拉公司研发了一款由超薄电极、传感器、无线电源、电子元件和通信系统组成的可穿戴“电子纹身”，能够测试佩戴者的血压、皮肤温度、心率等人体健康相关数据。2016年11月，三星研发一款配合手机应用程序来使用的穿戴式智能腰带，该腰带可以追踪用户的腰围、步数和饮食三大健康指标。
PVDF是一种高分子材料，由日本学者Kawai于1969年发现其具有较高强度的压电效应，经过几十年的发展，PVDF已成为一种具有重要应用前景的压电材料，在压力传感器、可穿戴设备等领域具有广泛的应用前景。近年来，由于PVDF具有柔性与人体匹配较好等特点，使其在生物医学工程、生物信号测量等领域获得了大量的应用。[3]
在国外，Shenck和Paradiso使用了两种鞋内设计压电传感器，以0.9Hz的阶跃频率获取能量。第一种设计是在脚的前部使用聚偏氟乙烯（PVDF）鞋垫，第二种设计是在脚跟下面使用PZT压电双晶。连接匹配的电阻负载，收割机分别输出1.3mW和8.4mW。[4]
Sayyed等人使用PVDF压电薄膜设计了一种可用于盲人用点字法识别的触摸传感器。他们在传感器下制作了12个布莱叶凸点，实现了手指的按压动作识别，而凸起的点不仅有助于用户快速、准确的触摸按钮，还可以增加薄膜的形变，提高传感信号的幅值。[5]
Keddis S等人研制了一种固定的基于PVDF的压电传感器，其采用了一种如图1所示的特殊的铰链结构，其在640N的阶跃负载下可提供高达3.7mJ的输出。能够满足目前最先进的无线传感器节点的功耗需求。[6]
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