Draper研发MEMS电场传感器，可测量人体3D生物电场

据麦姆斯咨询介绍，每年有数百万美国人通过心电图检查并诊断心脏疾病。这种医学检验手段作为医生门诊和手术室的诊断标准，已存在几十年了，但近期一项新的MEMS传感技术可能重新定义心电图，使之能够直接测量心脏的三维（3D）生物电场。

Draper正在开发一种MEMS电场传感器，有望重新定义心电图，因为它采用无线感知技术，易于管理且可在服装中实现可穿戴应用（图片来源：Draper）

Draper医疗技术和分析部门的主管Jesse Wheeler说：“传统的心电图（ECG）系统可能会丢失重要的诊断信息，因为它们测量的是一维（1D）电压信号，这些信号只是人体三维电场的一个方向上“投影”。Draper新开发的MEMS电场传感器旨在直接测量隐藏在人体的、由心脏产生的3D电场。”

Draper新型电场传感器非常小，可以嵌入到日常用品中，如衣服、智能手表、头盔和座椅等（图片来源：Draper）

Wheeler表示，这款新型MEMS电场传感器还实现了另一项突破。与传统心电图系统不同，它不使用电极或引线，可以在不接触人体的情况下测量三维生物电场。Wheeler将这种传感器描述为“一种毫米级、非接触式、无电极及引线的电场传感器。”

与传统心电图不同，Draper电场传感器没有引线或电极，旨在直接测量隐藏在人体的、由心脏产生的3D电场（图片来源：Draper）

与传统的心电图系统设计不同，Draper开发了一种创新的MEMS电场传感器。Draper的物理学家James Bickford解释说，该传感器内部有一个叫电偶极子的微小装置。与罗盘的磁偶极子旋转指向磁场方向类似，3D电场传感器通过测量电偶极子的旋转来探测电场的大小和方向，从而得到心脏生物电场的3D图像，这是对传统心电图系统一维电压测量的重大改进。

Bickford说：“台式设计原型的测试结果非常鼓舞人心，我们相信，我们在单次设计迭代中就可以通过实现目标噪声性能从而达到高保真心脏场测量。”

Wheeler解释说：“Draper的MEMS电场传感器带来了超越最先进技术的两个关键进步。一方面，3D电场测量可以提供有关疾病的增强诊断信息。此外，无电极和引线的非接触传感技术可以实现对运动员、急救人员、士兵和创伤患者的高分辨率移动监测。该传感器可以嵌入到日常用品中，比如衣服、智能手表、头盔和座椅等。”

接下来，Draper将继续改进电场传感器的灵敏度和噪音性能，以供人类使用，并将其包装以实现低成本、大批量生产。在未来的应用中，该类传感器可能不仅仅用于监测心脏信号。Draper还对使用传感器监测其它生物信号（包括神经和肌肉活动等）感兴趣。

Draper正与工业界和政府部门合作以寻求该MEMS电场传感器的商业化方式，这是它将新技术推向更广阔市场的常用途径。

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《可穿戴传感器技术及市场-2020版》
《传感器技术和市场趋势-2020版》