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声源传感器可实现无电池设备扩展到医疗设备

Whooley

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2024/02/01

声源传感器可实现无电池设备

瑞士的研究人员开发了一种全新的机械传感器，可以消除对电池的需求。这种无电池传感器的应用范围还可以扩展到医疗设备。

由马克·塞拉-加西亚（Marc Serra-Garcia）和苏黎世联邦理工学院地球物理学教授约翰·罗伯逊（Johan Robertsson）领导的研究小组开发了这项技术。他们已经申请了专利，并在《先进功能材料》杂志上介绍了该原理。

"这种传感器完全依靠机械运作，不需要外部能源。它利用声波中蕴含的振动能量，" 罗伯逊在苏黎世联邦理工学院的网站上写道。

发出的口语、特定音调或噪音会导致传感器振动。振动产生微小的电脉冲，从而打开已关闭的电子设备。该团队已经为原型申请了专利，该原型可以区分口语单词"三"和"四"。研究人员表示，"四"比"三"产生更多的声能与传感器产生共鸣，从而使传感器振动，而"三"则不会，这意味着它可以打开设备或触发其他进一步的过程。

(图)新型号的传感器高度小型化，可放在指尖上

这项技术的新变体可以区分多达12个不同的单词，包括"开"、"关"、"上"和"下"等常见指令。新版本的传感器也比手掌大小的原型小得多，大约只有缩略图大小。研究人员还希望进一步将其缩小。

该传感器是一种超材料，研究人员表示。它的特殊性能并非来自使用的材料，而是来自其结构。

"Serra-Garcia说："我们的传感器完全由硅胶制成，不像传统的电子传感器那样含有有毒重金属或任何稀土。

该传感器由数十个相同或相似结构的板组成，通过细小的连接条相互连接。这些连接条起到弹簧的作用。研究团队使用计算机建模和算法来设计和连接它们。传感器中的弹簧决定了是否触发能量释放。

无电池传感器的潜在应用包括医疗设备。该团队特别选择了人工耳蜗作为应用对象，以解决听力损失问题。这种植入物需要持续的电源来处理电池的信号。由于电源位于耳后，空间有限，无法连接大型电池组。佩戴者必须每12小时更换一次电池。

此外，该团队还看到了该技术在连续眼压监测方面的潜力，因为眼睛本身没有足够的空间容纳带有电池的设备。

"Serra-Garcia说："工业界对零能耗传感器也非常感兴趣。

Serra-Garcia和他在荷兰公共研究机构AMOLF的团队正在努力改进传感器。他们希望在2027年之前推出一个可靠的原型。

"如果到那时我们还没有设法吸引任何人的兴趣，我们可能会考虑创办自己的公司，"他说。