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Vol.3 用于无线•保健设备的非接触供电系统

智能手机或者平板电脑上搭载有加速度传感器、陀螺仪传感器、气压传感器、温度传感器、GPS传感器等各种传感器,其数量还在逐年增加。一个叫做"Sensor Hub"的新词也开始被频繁使用。如果像从前那样,各个传感器的信息都由CPU进行处理,那么耗电量就会增大。于是就出现了利用耗电量较低的Sensor Hub IC统一处理多个传感器以延长电池待机时间的新技术。智能手机技术的进步是永无止境的。可以预测,将搭载了各种高性能传感器的智能手机与AI(人工智能)技术、机器人技术等技术相融合,将能制造出可成为人们生活中和工作中的好伙伴的"智能手机型机器人"或者"机器人型智能手机"。

即将实现可进行24小时监控的可穿戴式血压计

传感器的作用是获取检测对象物体的信息或者能量,将其转换为电信号。与人体五感(视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉)相对应的各种传感器被大量使用在电子、电气设备等上。不仅仅是对传感器信号进行信息处理并予以输出,还能通过向传感器反馈信号,实现设备的最佳控制、自动运转等。

获取呼吸次数、心率数、血压及血糖值等生命体征(生命体信息)的生命体征传感器对于可穿戴式的保健设备来说是不可缺少的。随着健康意识的提高,腕套式或腕表式等各种活动测量计开始上市销售。利用以低耗电为特征的BLE(Bluetooth Low Energy),通过与Hub设备进行无线通信,实现了与智能手机等的结合。只需佩戴在身上,就可以通过传感器检测到步数、移动距离、心率数、消耗卡路里数等生命体征,将数据进行无线传输,从而实现全年365天24小时无间断的健康管理。

还有各种用于可穿戴式设备的新装备也正在开发之中。TDK的SESUB-PAN-T2541是一款使用了独有的IC内置电路板"SESUB"的小型BLE通信模块。通过组合电池与传感器,实现了可穿戴式的脉搏仪。此外,TDK还提供气压传感器等各种传感器。例如,利用各种小型传感器,将其做成设计与性能优良的手镯式或项链式的可穿戴设备,还能够实现防止老年人跌倒的"监护系统"功能。

但是,在各项生命体征中,血压在活动状态下很难进行检测。除了使用水银柱的传统血压计(柯氏音法)之外,在家庭等中也有使用电子血压计(示波法)的,不论哪种方法都是通过压迫带压迫上臂或手腕等,使血流暂时停止来进行测量的方式。此前还没有不加压就能够连续测量的血压计。

然而,最近可穿戴式的无压迫带血压计也已经进入开发阶段。日本大学试制了一款采用叫做相移法的方式的、仅需接触即可测量血压的新型血压计。该血压计是将LED的近红外线照射到皮肤上,通过反射光的波形检测血流量的变化,再用独有的算法计算出血压值。专用的设备芯片大约1cm见方,以这样的尺寸估计能做成腕套式或者腕表式等可穿戴式的连续测量式血压仪。

构造简单、成本低廉的电磁感应式无线充电

可穿戴式保健设备的最大课题就是电池问题。由于能够搭载于以小型轻量化为必要条件的可穿戴式设备上的电池的大小存在限制,由此无线充电就尤为受到关注。

无线充电有电磁感应式、磁场共振式等多种方式。以前一般采用的是电磁感应式。这是一种由受电线圈接受充电座的送电线圈产生的交流磁通,再将该磁通转换成电力的方式。最大传送距离为10mm左右,虽然距离短但是因为构造简单可实现低成本,可靠性高,这是它的优点。WPC(无线充电联盟)为智能手机等移动设备制定的Qi规格也是利用电磁感应进行无线充电的规格。

最适合保健设备无线充电的小型、低输出的非接触供电系统

TDK能够提供支持WPC规格的无线供电用线圈组件,该产品除具备业界顶级的"超薄"、"超轻"的特点之外,同时具备可确保耐冲击性的高可靠性。并且,还正在推进应用于可穿戴式保健设备的小型、低输出非接触供电线圈的开发工作。产品设计紧凑,可装载在腕套式、腕表式、指环式、眼镜式等各种可穿戴设备中,并能够通过充电座进行无线充电。以往的保健设备都是通过USB端口进行充电的,所以存在端口容易损伤的问题。而无线充电不仅能解决这些问题,在防水、防尘方面也有较大优势。

非接触供电用线圈在受电线圈的背面配置有磁屏蔽性能优异的磁性片(金属磁性片等)。这是因为如果在线圈附近存在电池壳等金属面,则会因送电线圈发出的高频磁通而发热(因涡流造成的焦耳热损失)。为此,磁性片的设计也和线圈一样成为一项极为重要的技术。TDK汇集了各种适应耐冲击性、柔软性、薄片化等要求的高性能磁性片,提供包括送电线圈、受电线圈、IC模块等在内的综合性解决方案。

TDK的小型、低输出非接触供电系统,将可穿戴设备等依靠电池驱动的小型电子设备从繁琐的纽扣电池的更换作业中解放出来。并且,能够应用到超声波检查设备或心电图测量装置的探头(探触端子)等医疗领域。通过无线化,可以起到提高探头活动范围、改善洁净度的效果。

除了用于移动设备的中等输出水平的产品、用于可穿戴设备的低输出水平的产品之外,TDK还在推进最适合笔记本电脑等的无线充电的高输出非接触供电用线圈的产品化,并致力于进一步扩充产品阵容。并且,除各种传感器之外,拥有薄膜式的柔性太阳能电池EDLC(双电层电容器)等能够应用于可穿戴式保健设备的多种产品和技术也是TDK的优势。敬请期待今后的应用拓展!

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