针对当前医疗可穿戴设备在持续监测心率、血氧饱和度及汗液成分时因LED光源和无线传输功耗大而需配备笨重电池的难题，韩国科学技术院（KAIST）电气工程学院权敬河教授团队携手美国西北大学朴灿浩博士团队，开发出一种利用环境光源并结合多种光能管理技术的新型自适应无线可穿戴平台，实现全天候连续测量。
该研究成果发表于国际顶级期刊《自然通讯》（Nature Communications），由人工智能半导体博士项目博士生朴度允（Do Yun Park）共同第一作者。
三大核心技术协同，实现高效低功耗
为突破传统医疗传感器对电池依赖，KAIST团队设计了整合三大光能技术的创新平台：
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光度法（Photometric Method）：该技术根据环境光强度动态调节LED亮度，结合自然环境光与LED光源以保持恒定总照明强度。在自然光强时自动降低LED功率，弱光时提升亮度。实验证明，在光线充足条件下，该方法能将LED功耗降低达86.22%。
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光伏法（Photovoltaic Method）：采用高效多结太阳能电池，超越传统太阳能板，可在室内外环境均有效转换光能为电力，配合无线电力接收线圈，进一步提升供能效率。
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光致发光法（Photoluminescent Method）：通过在传感器硅胶封装中混合氧化锶铝微粒，白天吸收并储存光能，夜间缓慢释放，实现即使在完全黑暗中，照射10分钟后仍可连续测量2.5分钟的续航支持。
三者相互配合，白天依赖光度法与光伏法，夜间由光致发光法补充，确保设备实现24小时不间断运行。
智能电源管理与边缘计算，大幅降低能耗
该平台搭载自适应电源管理系统，依据光伏供电及电池状态智能切换11种电源模式，实现功耗最优化。同时，内置传感器边缘计算功能，仅传输必要数据，将无线通信数据量从400字节/秒降低至4字节/秒，减少100倍，显著降低无线发射能耗。
多环境下传感器表现优异，适用多种医疗监测
研究团队将该平台应用于多种医疗传感器，包括实时监测心率和血氧饱和度的光电容积脉搏传感器（PPG）、蓝光剂量计（准确测量导致皮肤老化的蓝光）、及利用微流控技术同时检测汗液中的盐分、葡萄糖和pH值，帮助及时发现脱水及电解质失衡问题。
在明亮室内、暗光、红外及全黑环境中进行的测试表明，该设备的测量精度与商业医疗设备相当。小鼠模型实验亦证实其在缺氧状态下血氧测量的准确性。
展望未来，推动健康监测迈向预防医学
权教授表示：“本技术将推动医疗模式由治疗中心转向预防中心，实现真正的24小时健康监测。早期诊断的成本效益和下一代可穿戴健康设备市场的技术竞争力都将大幅提升。”
参考文献：Chanho Park et al, Adaptive electronics for photovoltaic, photoluminescent and photometric methods in power harvesting for wireless wearable sensors, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-60911-1
编辑：王洪
排版：李丽
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