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人體感測技術獲得三項重大突破

時間:2012-06-04 09:27來源:未知作者:admin

霍爾斯特中心(Holst Centre)和其他致力于研究人體局域網絡的機構,在從事監測人體生命跡象、依照需要控制藥物的投遞,并在其他的仿生人(bionic man / woman)以及殘障和老人年的照護上不斷取得進展。不幸的是,要在人體內更換電池,往往會帶來相當高的死亡率,風險不僅是疼痛和感染。在這一方面,體內能量采集技術便可發揮潛在優勢。然而,目前在這類應用中,生物電池(biobatteries)和熱電能源產生器(thermoelectric generators),均只能提供極少量的電力。

  將人體監控功耗降低90%

  但幸運的是,隨著愈來愈多不需耗用太多電力的設備問世,能量采集也正取得進展。例如,韓國高麗大學的研究人員指出,許多用于生命跡象監測的工具,如血糖儀和心電圖等,目前都需要耗用太多電池,因此,他們已經開發出一種僅需使用現行方案十分之一電力,便能以10Mb/s透過皮膚傳遞信息的技術。研究人員之一的Sang-Hoon Lee注意到,使用超細的柔性電極將可制造出非常良好的連接,而且所需的能量比傳統使用藍牙這類無線網絡更少,因為所采用的低頻電磁波在通過皮膚時幾乎不會有衰減。事實上,這些電磁波也可以免于外來的干擾。

  穿戴式與植入式能量采集技術進展

  普林斯頓大學機械與航天工程學系教授Michael C McAlpine,發現了一種可將高效能源轉換材料整合至可伸展、生物兼容性橡膠的方法。他相信這將為可植入式穿戴式能源采集系統的發展帶來突破。他的團隊開發了一種彈性的平行處理方法,用于將鈦酸鉛(PZT)的晶體壓電帶從主基板經由巨觀領域傳送到柔性的橡膠上。由壓電力顯微鏡(PFM)表征的晶體壓電帶基礎特性顯示,其機電能量轉換指標都處于極靈活的狀態。

  帶感測器、無需電池的RFID技術

  通用電氣全球研究部首席科學家Radislav Potyrailo提出了另一種有趣的想法,包括如何將“無所不在的被動式高頻RFID標簽轉換為電感耦合傳感器;新開發提供16位分辨率的傳感器讀取器;以及毋須定制帶有一個模擬輸出的RFID內存芯片。”據表示,他的新型被動式RFID傳感器可檢測每十億分之一或每百萬分之一的氣體濃度,以及兆分之一至十億分之一的液體濃度。

  開發重量輕、體積小的能量采集設備;為更小型的設備更換電池,或至少從根本上減輕其負載,以獲得更長的使用壽命,正成為一種趨勢。目前最有希望勝出的是結合光電轉換的電動(electrodynamic)能量采集方法,然而,在電擊器和心律調節器之外,這種方法卻很少用在其他人體醫療用途上。

  泰國Songkla University材料物理系副教授Nantakan Muensit也對壓電能量采集方法感興趣,在她提出的方法中,微機電系統(MEMS)或許可植入人體,而且可用于許多其他的應用。換言之,傳感器和采集器將被整合在一個極微小的裝置中。她把壓電材料作為在振動中使用壓電效應采集能量的迷你發電機,甚至可作為在溫度變化時使用焦電效應采集能量的迷你發電機。


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