이 연구는 전기마찰 나노발전기(triboelectric nanogenerator, TENG)에 기반한 소형의 자가전원 압력 센서를 제시하며, 이는 고관절 전치환술이 아닌 총 슬관절 치환술(total knee replacement, TKR) 임플란트에 적용하기 위해 개발되었다. 감쇠기(attenuator)와 신호 처리 장치(signal processing unit)를 별도로 사용하는 종래의 크고 비효율적인 시스템과 달리, 본 설계는 에너지 효율적인 에너지 수확(energy harvesting, EH) 회로 내에 압력 센서를 원활히 통합한다. 이 시스템은 새롭게 제안된 고전압(HV) 보호기를 포함하는 양방향 고전압(HV) 4-입력 벅 컨버터를 특징으로 하며, 서로 다른 4가지 입력 전압에 걸쳐 EH 효율을 향상시킨다. 컨버터는 최대 종단간(end-to-end) 효율 79.21%를 달성한다. 또한 압력 감지 회로는 감쇠기 없이 TENG에서 고전압 개방회로 전압(HV open-circuit voltages, VOC)을 VOC 샘플러를 통해 샘플링함으로써 정확한 판독값을 제공한다. 최신 수준의 해결책과 비교할 때, 본 연구는 경쟁력 있는 에너지 수확 성능을 달성할 뿐 아니라, 압력 감지 기능을 완전히 통합한 형태를 처음으로 도입한다.

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