人体感测技术获三项重大突破

09 6月 2017

      霍尔斯特中心(Holst Centre)和其他致力于研究人体局域网络的机构,在从事监测人体生命迹象、依照需要控制药物的投递,并在其他的仿生人(bionic man / woman)以及残障和老人年的照护上不断取得进展。不幸的是,要在人体内更换电池,往往会带来相当高的死亡率,风险不仅是疼痛和感染。在这一方面,体内能量采集技术便可发挥潜在优势。然而,目前在这类应用中,生物电池(biobatteries)和热电能源产生器(thermoelectric generators),均只能提供极少量的电力。

      将人体监控功耗降低90%

      但幸运的是,随着愈来愈多不需耗用太多电力的设备问世,能量采集也正取得进展。例如,韩国高丽大学的研究人员指出,许多用于生命迹象监测的工具,如血糖仪和心电图等,目前都需要耗用太多电池,因此,他们已经开发出一种仅需使用现行方案十分之一电力,便能以10Mb/s透过皮肤传递信息的技术。研究人员之一的Sang-Hoon Lee注意到,使用超细的柔性电极将可制造出非常良好的连接,而且所需的能量比传统使用蓝牙这类无线网络更少,因为所采用的低频电磁波在通过皮肤时几乎不会有衰减。事实上,这些电磁波也可以免于外来的干扰。

      穿戴式与植入式能量采集技术进展

      普林斯顿大学机械与航天工程学系教授Michael C McAlpine,发现了一种可将高效能源转换材料整合至可伸展、生物兼容性橡胶的方法。他相信这将为可植入式穿戴式能源采集系统的发展带来突破。他的团队开发了一种弹性的平行处理方法,用于将钛酸铅(PZT)的晶体压电带从主基板经由巨观领域传送到柔性的橡胶上。由压电力显微镜(PFM)表征的晶体压电带基础特性显示,其机电能量转换指标都处于极灵活的状态。

      带感测器、无需电池的RFID技术

人体感测技术获三项重大突破

      通用电气全球研究部首席科学家Radislav Potyrailo提出了另一种有趣的想法,包括如何将“无所不在的被动式高频RFID标签转换为电感耦合传感器;新开发提供16位分辨率的传感器读取器;以及毋须定制带有一个模拟输出的RFID内存芯片。”据表示,他的新型被动式RFID传感器可检测每十亿分之一或每百万分之一的气体浓度,以及兆分之一至十亿分之一的液体浓度。

      开发重量轻、体积小的能量采集设备;为更小型的设备更换电池,或至少从根本上减轻其负载,以获得更长的使用寿命,正成为一种趋势。目前最有希望胜出的是结合光电转换的电动(electrodynamic)能量采集方法,然而,在电击器和心律调节器之外,这种方法却很少用在其他人体医疗用途上。

      泰国Songkla University材料物理系副教授Nantakan Muensit也对压电能量采集方法感兴趣,在她提出的方法中,微机电系统(MEMS)或许可植入人体,而且可用于许多其他的应用。换言之,传感器和采集器将被整合在一个极微小的装置中。她把压电材料作为在振动中使用压电效应采集能量的迷你发电机,甚至可作为在温度变化时使用焦电效应采集能量的迷你发电机。

(来源: 中国电子应用网)

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