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          3D打印無線可穿戴設備永遠不需要充電

          放大字體  縮小字體 發布日期:2021-10-14   瀏覽次數:5
          核心提示:  生物共生裝置結合使用無線電力傳輸和緊湊型能量存儲連續運行?! ∮糜诒O測從步數到心率的所有內容的可穿戴傳感器幾乎無處不
            “生物共生裝置”結合使用無線電力傳輸和緊湊型能量存儲連續運行。
           
            用于監測從步數到心率的所有內容的可穿戴傳感器幾乎無處不在。但是對于諸如測量老年人虛弱的發作、及時診斷致命疾病、測試新藥的功效或跟蹤專業運動員的表現等場景,需要醫療級設備。

           
          3D打印無線可穿戴設備永遠不需要充電
           
            亞利桑那大學的工程師們開發了一種他們稱之為“生物共生裝置”的可穿戴設備,它有幾個前所未有的好處。這些設備不僅是定制的3D打印設備,而且基于佩戴者的身體掃描,而且它們可以結合使用無線電力傳輸和緊湊型能量存儲連續運行。該小組由菲利普Gutruf,助理教授領導的生物醫學工程和CraigM.貝格教職研究員在工程學院,今日公布其調查結果在雜志科學進展。
           
            “那里沒有這樣的東西,”該大學BIO5研究所的成員古特魯夫說。“我們引入了一種全新的概念,可以直接為人量身定制設備,并使用無線電力投射使設備能夠24/7全天候運行,而無需充電。”
           
            定制貼合可實現精確監控
           
            當前的可穿戴傳感器面臨各種限制。例如,智能手表需要充電,而且由于它們放在手腕上,它們只能收集有限的數據。通過使用佩戴者身體的3D掃描,這些掃描可以通過包括MRI、CT掃描甚至精心組合的智能手機圖像在內的方法收集,Gutruf和他的團隊可以3D打印定制安裝的設備,這些設備可以包裹各種身體部位。想想一個幾乎不顯眼、輕便、透氣的網眼袖口,專為您的二頭肌、小腿或軀干設計。專門放置傳感器的能力使研究人員能夠測量他們無法測量的生理參數。
           
            “例如,如果你想要持續接近核心體溫的東西,你想把傳感器放在腋下?;蛘?,如果你想測量你的二頭肌在運動過程中變形的方式,我們可以在設備中放置一個傳感器可以做到這一點,”生物醫學工程博士生、該論文的第一作者塔克·斯圖爾特說。“由于我們制造設備并將其連接到身體的方式,我們能夠使用它來收集傳統的腕戴式可穿戴設備無法收集的數據。”
           
            因為這些生物共生裝置是為佩戴者定制的,所以它們也非常敏感。Gutruf的團隊測試了該設備在一個人跳躍、在跑步機上行走和使用劃船機時監測參數的能力,包括溫度和應變。在劃船機測試中,受試者佩戴多個設備,以精細的細節跟蹤運動強度和肌肉變形的方式。這些設備足夠準確,可以檢測步行一段樓梯引起的體溫變化。
           
            連續、無線、輕松
           
            和他的團隊并不是第一個使用可穿戴設備來跟蹤健康和身體功能的人。然而,當前的可穿戴設備不具備持續跟蹤指標的能力,或者無法以足夠的精度得出具有醫學意義的結論。
           
            研究人員使用的一些可穿戴設備是貼在皮膚上的貼片,但當皮膚經歷正常的脫落過程時,或者有時當受試者出汗時,它們就會脫落。即使是在臨床環境中使用的高度復雜的可穿戴設備,例如心電圖監測器,也面臨這些問題。此外,它們不是無線的,這嚴重限制了移動性。如果患者被束縛在笨重的外部設備上,他們將無法進行正常的日常生活。
           
            團隊推出的生物共生裝置不使用粘合劑,它從幾米范圍內的無線系統接收電力。該設備還包括一個小型能量存儲單元,因此即使佩戴者離開系統的范圍,包括走出家門,它也能正常工作。
           
            “這些設備的設計不需要與佩戴者互動,”古特魯夫說。“就像安裝設備一樣簡單。然后你忘記它,它會完成它的工作。”
           
            這項研究由弗林基金會轉化生物科學種子贈款試點計劃資助。該團隊還一直與大學的商業化部門TechLaunchArizona合作,以保護知識產權并啟動一家初創公司,將技術推向市場。
           
           
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