香港马会挂牌测量心脏和大脑活动的高灵敏度传

  《天祭》关服公告www.129666.com,通过施加磁场,弯曲梁震动。永久带电的驻极体(蓝色)带动弯曲梁。这样弯曲梁的震动变得更加明显并发出电子信号(图片来源:基尔大学)

  电子信号测量比如说ECG(心电图)能说明人体大脑或者心脏的工作情况。除了电子信号,磁场信号也能反映这些器官的活动,它们测量起来毫不费力并且不需要皮肤接触。但是这些非常微弱的信号需要极其敏感的传感器测量。据麦姆斯咨询报道,来自基尔大学“电磁传感器”合作研究中心提出了一种悬臂传感器的新概念,未来的目标就是测量大脑和心脏活动的低频信号。这种微小、节能的传感器十分适合医疗应用或移动微电子产品。驻极体的使用让这种传感器的实现成为可能。这种材料是永久带电的,也常用于助听器和手机的麦克风。研究团队在著名杂志《纳米能源》(Nano Energy)的特别版中介绍了他们的传感器概念。

  研究团队由“功能纳米材料”工作组Rainer Adelung教授和多组分材料工作组Franz Faupel教授领导,专注于悬臂传感器的研究。传感器包含一条薄硅带,在最简单的情况下有两层材料组成:一层响应磁场(磁致伸缩材料),第二层能产生电压(压电材料)。“如果有磁场出现,第一层材料就会变形,从而弯曲整个条带——就像游泳池旁的跳水板一样弯曲,”CRC成员Faupel解释基本原理说。由于形变,第二层材料产生一个可被测量的电压信号。香港马会挂牌

  “根据新的传感器概念,我们通过研究如何给弯曲梁更多动力,使这种机械能到电能的转换变得更加高效。”博士研究人员Marleen Schweichel解释说。弯曲梁震动幅度越大,发出的电子信号越强烈。

  一般来说,我们所说的软材料,比如塑料,以低频率震动。因此震动被明显减幅,以致发出的信号十分微弱。利用硬材料,明显的减幅能够被阻止,然而,这种方法需要更多的材料,这就不符合这种传感器的小尺寸了。“我们的技术能用硬材料制作出具有软材料特点的小弯曲梁,能在低频率下振动并且振动的幅度更大。”Adelung总结到这项研究的特点说。

  研究的决定性因素是被称为“驻极体”的部分。研究团队在弯曲梁下放置了这种永久带电的材料。通常情况下,振动的弯曲梁会被推至初始位置,然而,由于自身平衡应力的影响,驻极体将弯曲梁推向相反的方向,从而放大弯曲梁的振动,也就放大了传感器的电子信号。

  为了尽可能准确读取信号,研究团队还在减少干扰的备选传感器方案中加入了一项新方法。来自“功能纳米材料”组的第一作者Mona Mintken介绍道,极其快速的测量能在噪声中“拾取”各个信号。

  由于驻极体在传感器中的应用,不仅仅低频信号能被更好地测量了。就像不用能源供应就能产生永久磁场的永磁体一样,驻极体能产生它们自己的永久电场。“因此驻极体给了传感器内置的电势能。传感器本身不需要外部能源供应,并且能被用于移动应用中,”博士研究员Stefan Schr?der解释说。通过一项合作协议,他在美国的麻省理工学院进行了3个月的研究,为更好地优化所需的驻极体层。为了达到该目的,他使用了iCVD(initiator chemical vapour deposition引发剂化学气相沉积)技术,让不同的材料层以更高精度进行沉积。

  “驻极体就像纳米发电机那样产生电能,理论上能持续20年以上,”材料科学家Faupel说。“带有内置电源,尺寸又这么小的传感器在物联网方面的应用也很让人兴奋,它们能连接分散的自主电子系统。”Adelung补充到。返回搜狐,查看更多


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