新加坡研发或无需电池的可穿戴传感材料

据麦姆斯咨询报道，新加坡科研人员近日研发出全球首个“超材料织物”，大大降低穿戴式传感器的信号传输所需能源，甚至开启无电池可穿戴技术的可能性。

随着穿戴式传感器越来越流行，由新加坡国立大学医疗健康创新与科技研究院、国大工程学院电机与电脑工程系何思远助理教授所领导的十人研究团队也在寻找更节能，也更安全的数据传输方式。他们在研究一年后，开发了这款超材料（metamaterial）。

目前，市面上的穿戴式传感器大多数使用Wi-Fi或蓝牙等无线信号传播信息。这些传播模式属于往外辐射的无线电波（radio waves），贴在身上的传感器通过电波传输信号时，能源往往浪费在传输过程中。此外，这些传播技术的覆盖范围过广，存在着安全和隐私泄露的问题。比如，蓝牙的传播距离大约有十米左右，Wi-Fi则可达数公里。

何思远的团队就想到用涂有铜等金属的导电布料，以激光技术切割成类似梳子的特殊形状，贴在衣服上。这样一来，导电体不会向外辐射电波，而是紧贴身体表面制造“滑动”的电波，将传感器材间的通信能量集中在身体周围，大幅度减少所需电量。

“这样一来，器材间的数据传输所需的电力能减少1000倍，也就是说，用同样的电量，数据传输率能提高1000倍。事实上，信号强到智能手机都能无线传输电力给传感器，为无电池操作可穿戴传感器带来可能性。”

由于接收器必须在距离身体10公分内读取导电布料发出的信号，避免数据大面积“散播”，个人资料被盗取的机率也可降低，可说是一举两得。

虽然功能强大，“超材料织物”的成本却非常低廉，每米制作费仅需10元，而且十分耐用，与一般纺织物无异，更不怕折叠、清洗、烘干和熨烫。

目前团队已获得一年的短期专利，并正与一些制造商洽谈产品面市计划。

何思远计划接下来在专业运动员和医院病患身上进行测试，以检验该技术在运动和健康监测方面的使用价值。

他说：“传统的监测方式须要在运动员或病患身上连接各种传感器和线路。有了超材料织物，就可省去这些难缠的电线，能带来许多便利。”

该技术的潜在应用十分广泛，例如可在不影响病人自由活动的情况下监测其生命体征，或让运动员通过挥手就能调节耳机声量。

这项研究上个月刊登在国际知名科学期刊《自然》属下的《自然·电子学》（Nature Electronics）。

原文链接：http://www.mems.me/mems/system_integrator_201907/8389.html