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汗水就是发电来源,新型穿戴式装置还有无线通讯功能

2024-11-02 203


皮肤是人们重要且最大的器官,担任保护身体、排汗与感知外界等重任,而最近美国科学家研发的穿戴式设备“电子皮肤”,不仅装有感测器、无线通讯,可以用来检测体温、血糖与心律,也不用担心供电,这一小小块电子皮肤用汗水供电。

电池容量与大小都是发展穿戴式设备必须要考虑到的重点,续航力够不够?设备会不会太大?这些都可能会影响买气,对此美国加州理工学院(Caltech)或许可以解决这个问题,电子皮肤其中的生物燃料电池可以转换汗液中的乳酸,当作电力来源。

电子皮肤乍看之就下就只是贴在皮肤上的橡胶贴片,但内有玄机,其中的生物燃料电池由奈米碳管制成,再透过白金、钴催化剂以及乳酸盐分解酶,把汗水中的乳酸转换成电力,最后再与氧气结合产生水与丙酮酸,这个过程就跟一般的新陈代谢一样。

只不过研究并没有指出发电量如何,仅表示发电量达每平方公分几毫瓦,但团队也补充,电子皮肤足以供电感测器,能用来监测心率、体温和血糖,甚至可以使用蓝牙,人们使用蓝牙传送感测器中的资料。

Caltech 医学工程系助理教授 Wei Gao 表示,过去电子皮肤主要的传输技术是近距离无线通讯(Near-field communication,NFC),只能在相距几公分内进行资料传输,而蓝牙虽然需要更大的功率,但在实际的医疗与机器人应用面来说,蓝牙的连接性更广,使得产品吸引力更高。

研究员也指出,在汗水的帮助下,电子皮肤可以运作好几天。展望未来,团队认为这种电子皮肤除了是穿戴式生物感测器,还是人-机器互动(human–machine interface)领域的一环,借由收集各种生命象征与分子讯息,进一步最佳化与设计下一代义肢。目前研究已经发表在《 Science Robotics》。

而电子皮肤也确实是让义肢“有感觉”的途径, 2017 年 3 月,英国格拉斯哥大学可弯曲电子和感测技术(BEST)团队就利用石墨烯开发出一款太阳能电子皮肤,可透过内置感测器来模仿人类皮肤触觉反应,并在 2018 年用石墨烯与银打造 3D 可挠泡沫层,研发出可用于穿戴式设备的超级电容,这项研究让未来穿戴式健康检测系统只需要阳光就能充电。

  • Electronic Skin Fully Powered by Sweat Can Monitor Health, Serve as Human-Machine Interface
  • Sweat could power battery-free health trackers of tomorrow

(首图来源:Caltech)

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2020-04-28 07:10:00

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