隨著可穿戴醫(yī)療設備在健康管理、疾病預防和個性化診療領域的廣泛應用，“續(xù)航能力”成為制約連續(xù)監(jiān)測的關鍵瓶頸。傳統(tǒng)電池的體積、重量及有限壽命，限制了設備的小型化與長時間運行。
由韓國科學技術院（KAIST）電氣工程學院權(quán)景夏（Kyeongha Kwon）教授團隊與美國西北大學樸燦浩（Chanho Park）博士實驗室聯(lián)合研發(fā)出一款基于環(huán)境光能量采集的自適應可穿戴平臺。該系統(tǒng)能夠高效地利用自然光與室內(nèi)光，實現(xiàn)全天候自供能運行，為下一代智能健康監(jiān)測設備提供了新的解決方案。
該研究平臺采用了光度、光伏與光致發(fā)光三種技術的協(xié)同設計，使設備在不同光照環(huán)境下均能高效運作。 光度法（Photometric Method） 通過實時監(jiān)測環(huán)境亮度，系統(tǒng)動態(tài)調(diào)節(jié) LED 的發(fā)光強度。在強光條件下自動調(diào)暗，在低光條件下自動增強，整體能耗最高可降低 86.22%。 光伏法（Photovoltaic Method） 平臺集成高效多結(jié)太陽能電池，可在室內(nèi)與室外環(huán)境中收集光能。其智能電源管理模塊可在 11 種功率配置中切換，以實現(xiàn)光能采集效率的最優(yōu)平衡。 光致發(fā)光法（Photoluminescent Method） 通過在硅膠封裝材料中加入 鋁酸鍶（SrAl?O?）微粒，設備可在白天吸收光能并在夜間緩慢釋放，實現(xiàn)短時自發(fā)光補償，確保設備在黑暗環(huán)境中的持續(xù)運作。 三種機制互為補充：光度與光伏系統(tǒng)在明亮環(huán)境中協(xié)同工作，而光致發(fā)光層則在無光條件下提供延遲供能，實現(xiàn)真正意義上的24 小時運行能力。 為了驗證其醫(yī)療應用潛力，研究團隊將該平臺與多種傳感器集成測試，涵蓋生理信號監(jiān)測、光輻射測量及生化分析等功能： 光電容積脈搏波（PPG）傳感器：用于連續(xù)監(jiān)測心率與血氧飽和度，為心血管疾病的早期預警提供數(shù)據(jù)支持。 藍光劑量計：實時評估藍光暴露量，輔助個性化皮膚防護方案制定。 汗液生化傳感器：利用微流體通道檢測鈉離子、葡萄糖及 pH 值，實現(xiàn)對體液平衡與代謝狀態(tài)的實時分析。\此外，研究團隊在數(shù)據(jù)架構(gòu)上進行了優(yōu)化：數(shù)據(jù)處理被內(nèi)嵌于傳感器端完成，將無線傳輸量從 400 字節(jié)/秒大幅降低至 4 字節(jié)/秒，顯著減少了能耗與通信負載。 該可穿戴平臺在多種環(huán)境下進行了系統(tǒng)驗證，包括明亮室內(nèi)光、低光照、紅外光及完全黑暗環(huán)境。結(jié)果表明，其測量精度與商業(yè)醫(yī)療設備相當。 此外，在動物實驗中，該設備在低氧條件下仍能準確監(jiān)測血氧變化，進一步驗證了其生理監(jiān)測可靠性。 KAIST 權(quán)景夏教授指出：“這一技術突破將推動健康監(jiān)測從‘治療中心’向‘預防中心’轉(zhuǎn)變。”他強調(diào)，該平臺不僅能通過早期診斷降低醫(yī)療成本，還將在可穿戴健康技術市場中增強技術競爭力。憑借輕量化設計、無電池運行和高效能量管理能力，這一創(chuàng)新平臺為未來的連續(xù)健康監(jiān)測、慢病管理及智慧醫(yī)療生態(tài)系統(tǒng)提供了重要技術支撐。 如何通過環(huán)境光實現(xiàn)真正意義上的能源自循環(huán)，實現(xiàn)“全天候、無負擔”的健康監(jiān)測。光能自供能技術正成為可穿戴醫(yī)療設備發(fā)展的一個關鍵方向。 在醫(yī)學人工智能、工程技術與生命科學加速融合的時代背景下，醫(yī)療健康產(chǎn)業(yè)正迎來一場深刻的技術革命與產(chǎn)業(yè)升級。智能科技的迭代不僅正在重塑醫(yī)學研發(fā)與臨床應用的邊界，也正推動從醫(yī)療設備、數(shù)字健康到產(chǎn)業(yè)資本體系的全鏈條變革。 特別聲明：智慧醫(yī)療網(wǎng)轉(zhuǎn)載其他網(wǎng)站內(nèi)容，出于傳遞更多信息而非盈利之目的，同時并不代表贊成其觀點或證實其描述，內(nèi)容僅供參考。版權(quán)歸原作者所有，若有侵權(quán)，請聯(lián)系我們刪除。 凡來源注明智慧醫(yī)療網(wǎng)的內(nèi)容為智慧醫(yī)療網(wǎng)原創(chuàng)，轉(zhuǎn)載需獲授權(quán)。自適應光能平臺：三重光能協(xié)同機制
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