当前，宾夕法尼亚州立大学的研究人员希望改变医院监视患者健康状况的侵入性，因此制造出生物传感器，使健康监测变得不那么庞大、更精确、更安全。
宾夕法尼亚州立大学的工程师正在使用计算能力和数据科学来研究可拉伸，灵活和可穿戴的设备，这些设备可能会导致健康和保健领域的创新。
多萝西·奎格尔（Dorothy Quiggle）工学教授、计算与数据科学研究所的一个分支拉里·程（Larry Cheng）说，关键是要制造出可伸缩、灵活的传感器，使其能够很容易地与人体复杂多变的轮廓集成。他的实验室正在设计能做到这一点的传感器方面取得进展。
如果能大规模实现既节能又可伸缩的生物传感器，研究人员建议，工程师们可以在某些情况下追求一系列传感器的选择，这些传感器可以戴在身上，甚至可以放在体内。这样做的回报将是更智能、更有效、更个性化的医疗和改进的健康决策，而无需大量笨重、嗡嗡作响的监控设备。
宾州州立大学和世界各地的研究人员正在研究的一些想法包括可伸缩的纺织品，可以结合生物传感器。纸基传感器也有可能被用来制造智能绷带，监测伤口的状态。临时纹身甚至可以结合生物传感器进行健康监测。例如，一个生物传感器激活的纹身可以为糖尿病患者提供即时的血糖水平估计。
研究人员最近公布了他们对柔性和可伸缩生物传感器最新发展的分析。
更强大的计算能力
宾夕法尼亚州立大学材料研究所成员说，能够传输数据的天线是这些生物传感器想法的关键要素，但它不可能是普通的天线。人体内的天线不仅要求它耐用，能承受人体的极端条件，而且还需要有伸缩性，这样才能适应人体各种器官和组织的轮廓。
创建这些可伸缩天线需要复杂的计算，以模拟传感器设计可以采取的所有不同变化，以确定最佳设计。他补充说，这意味着设计过程本身就需要大量的计算能力。
研究人员说：“当我们调查这些想法时，我们探索了很多不同的模式和设计，但这可以创造更多的参数，这可能成为一个问题，因为很难找到所有不同参数的正确设计。这就是为什么我们需要更多的计算能力这额外的计算能力可以帮助我们发挥不同的参数，找出每一个影响。然后我们可以找出如何优化它们。”
研究小组还希望看到，随着设备形状的改变，机械和电磁性能是如何改变的。
他说：“我们需要利用计算资源来设计这种可伸缩的高效天线，但更重要的是，有了这种可伸缩天线，我们可以做很多事情，因为如果我们想得到这些传感器传输数据的地方，这个天线是你绕不开的关键元素。”
由于设计和参数的差异很大，因此工程师需要大量的计算能力才能为新的可穿戴技术选择最佳设计。
更强大的力量
下一步是找到给传感器供电的方法。程说，目前的电池可能太大，太硬，无法为一个可以在人体上或人体内工作的传感器供电。他的实验室正在研究给生物传感器供电的新方法。
虽然我们可能认为我们必须将传感器插入一个能源中，但研究人员说，我们实际上被自然和人为的能源所包围，称为环境能源。我们现在的工作还集中在收集环境能量上，包括3-G、4-G或5-G的Wi-Fi，甚至微波源。有了环境能量，它总是开着的，不管你是否使用它，它就在那里。即使你睡觉，它也在那里。如果我们得不到这种能量，它就会被浪费掉
研究人员的设计需要一种可伸缩的整流天线，或者称为矩形天线，可以将电磁能量转换成直流电。程说，这可能是能够为设备供电，或充电电池作为电源。
由于该装置可以获得更大范围的可用能量，初步结果显示，研究人员的设计比现有模型要好10至100倍。
如果我们只在一个频率下收集能量，当然，它会使我们能使用的能量最小化，但是通过在设备周围的一个宽频带上收集能量，它会提高效率。
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