打坐──全身肌肉都用得到

打坐──全身肌肉都用得到

自古以來便有一種鍛鍊精神(大腦)的方法,能夠滿足上述提及的所 有條件,那就是打坐。或許你會想:「打坐只是坐著,哪稱得上運動!」 事實上,並非如此。只要姿勢正確,打坐就是一種能用到抗重力肌的有效 運動。

我會建議打坐時,在臀部下方墊一層較高的坐墊(使用打坐專用坐墊 會更好),盤起雙腳,讓坐骨(Ischium)與雙膝取得三點平衡,牢牢支撐 身體。

只要實際試看看,一定會感到腹部和背部、大腿的肌肉呈現緊繃。因 此,許多人在體驗打坐時,即使只進行短短十五至二十分鐘,就會開始感到肌肉痠痛。換句話說,持續打坐能大量刺激抗重力肌,活化腦部的效能 就值得期待了。

不過,想要學會高明的打坐方式,需要經過一定程度的禪修。若是運 用肌肉的方法錯誤,就無法充分鍛鍊到抗重力肌。此外,身體長時間維持 不動是很難受的事,一旦覺得麻煩而中途放棄,便失去意義了。但是若不 常動用抗重力肌,肌肉連結大腦的神經迴路很快就會變細。

步行速度愈慢,罹患心血管疾病風險愈高?

那麼,想要有效鍛鍊抗重力肌和大腦,效果最好的運動是什麼呢?

答案是──走路。步行運動能左右均衡地牽動全身肌肉,並且長時間 地持續進行。不過,若什麼都不想,只是拖拖拉拉地走路,還是無法運動 到抗重力肌。所以,想要運動到抗重力肌,重點在於步伐,請邁開大步行 走吧!

一旦跨大步伐,不只會使用到下半身的肌肉,連上半身肌肉都會獲 得充分運動。如此一來,全身的抗重力肌都能獲得刺激。於是,抗重力肌 對大腦傳送強烈的覺醒訊號,大腦就會愈來愈靈活(參見下頁圖 )。

此外,當我們一邁開大步走路,速度必然會加快,而走路速度一加 快,抗重力肌就能充分受到鍛鍊。

針對走路速度對身體健康的影響,東京都健康長壽醫療中心研究 所,曾分別以東京都小金井市和秋田縣南外村(現已更名為大仙市南外地區)、六十五歲以上居民為取樣對象,進行追蹤調查。結果發現,步行速 度愈慢的人,有愈早過世的風險,其中尤以罹患心血管疾病而過世的風險 最高。(參見下頁圖 )

美國波士頓醫療中心也曾針對兩千四百名、六十二歲人士進行其步 行速度、握力與認知機能的檢查。結果發現,和步行速度較快的人相比,步行速度較緩慢者發生失智 症狀的機率是前者的一‧五倍。

智慧感測器開啟IoT新應用

• 2019年9月3日
• Susan Hong, EE Times Taiwan

在日前由台北市政府產業發展局聯手Tech Taipei舉辦的「感知串聯智慧新未來——2019迎接智慧時代雙論壇」，業界專家深入探討科技生活不可或缺的關鍵——感測器與無線技術，並剖析如何打造融合感測器與通訊技術的智慧物聯網架構，加速實現智慧生活...

「物聯網」(IoT)承諾透過萬物互連的網路環境，為消費者打造更簡單的智慧化生活。事實上，除了無線技術之外，實現這一智慧物聯網願景的關鍵之一就在於「感測器」(sensor)。

感測器雖然已經不是什麼新鮮事了，但舉凡從智慧型手機、穿戴式裝置等消費電子產品到工廠或都市基礎設施，在物聯網時代的各種應用都離不開它。就像是物聯網的眼耳鼻口和皮膚之「五感」，這些應用都必須仰賴不同的感測器來收集資料、測量周邊環境資訊，透過網際網路傳送至雲端進行分析後，再將有益於使用者操作的資訊傳回應用端。

不過，感測器並不僅用於促進物聯網的裝置互連，透過先進的感測器「智慧」(intelligent)添加資料處理和通訊，還可以在日趨複雜的環境中隨時偵測裝置上的內容、為設備實現預測性維護、更靈活的製造以及提高系統或機器的生產率。

創新感測落實智慧化

英飛凌科技(Infineon Technologies)電源管理及多元電子事業處大中華區射頻及感測器部門總監麥正奇以「智慧時代創新感測未來」為這場論壇揭開了序幕，介紹目前與感測器「智慧化」相關的先進技術及其應用，包括60GHz雷達、REAL3飛時測距(ToF)以及MEMS等感測器技術。

麥正奇解釋，雷達技術根據演算法和天線設計，運用RF電波偵測物體的位置、方向、距離與速度，能夠偵測到如心跳等細微運動，同時也因為不易受天氣、光線與環境的干擾，開始被導入汽車與工業市場。特別是60GHz調頻連續波(FMCW)雷達的頻率更高、波長更短，加上天線可以做的更小，因而適用於智慧穿戴、工業機器人、汽車以及人機互動和手勢辨識等新興應用。

基本的雷達系統包括發射器(產生RF電訊號)、接收器(轉換RF電訊號為低頻訊號)、訊號處理器(擷取訊號的距離、速度和角度資訊)以及天線(轉換電能量成為電磁波)。雷達的運作還需要軟體演算法以及與雷達互動的GUI。（來源：Infineon Technologies）

例如，英飛凌與呈鎬科技聯手開發60GHz毫米波之人機介面懸浮控制應用。這項技術搭載了英飛凌60GHz毫米波晶片，可在行動裝置上實現懸浮控制、空間感測以及動作感測等。

呈鎬科技演算法開發總工程師吳東諺介紹，透過手勢辨識實現懸浮控制主要利用頻域訊號辨識特徵、定位以及追蹤。「在頻域上依照能量分佈切割出可能的群集，並以所偵測到目標物進行連結。」例如，當手指從天線左側到右、右到左、上到下或下到上時，雷達都可以判斷手指滑動的方向；而當手指擺放在天線的上下左右側時，也可以透過雷達判斷手指所在的方位。

此外，這種手勢辨識技術還可根據學習的結果推測可能的手勢。吳東諺說：「利用每一種手勢在頻域上的能量分布訓練並建立該手勢的模型，之後就能以學習後的模型判斷手勢的類型。」

為了讓裝置能夠「看見」、「聽見」甚至「了解」環境，麥正奇說，透過MEMS感測器可以準確模擬人類感官，例如英飛凌提供無失真的SNR麥克風、高解析度的氣壓感測器以及最小尺寸的CO2環境感測器，分別模擬人類聽覺、觸覺與嗅覺等感官，融合並搭配不同的感測器，可加速實現智慧應用。

ToF感測器則以每畫素測量深度和振幅的精確度，進一步擴展至工業、汽車以及消費性行動裝置市場。為了實現更好的用戶體驗，智慧型手機市場開始要求深度感測，例如應用於FaceID以解鎖裝置與安全支付、增強智慧對焦與擴增實境(AR)等拍照效果，以及物件偵測、3D掃描等。

語音介面帶動對於MEMS麥克風市場需求成長

瞄準IoT的「最後一哩路」

看好IoT將創造下一個藍海商機，原本主攻2.4GHz無線晶片的加爾發半導體(AlfaPlus Semiconductor)日前針對IoT的「最後一哩路」(last mile)開發出智慧感測器。

受惠於智慧物聯市場擴展的帶動，與物聯網有關的感測器潛在市場規模(TAM)龐大。根據市場調查公司Gartner預估，物聯網感測器市場將在2022年達到3,300億美元，年複合成長率(CAGR)達40%。隨著物聯網產業進展，未來10年，物聯網感測器市場規模將成長逾300%。

加爾發半導體董事長兼CEO黃伯修指出，IoT感測器應用廣泛，以一個智慧家庭來看，就需要許多不同的感測器，除了智慧開關，還必須包括可偵測與生活相關的各種重要參數。

然而，現有的感測器多採用老舊技術，不僅體積大、不同感測器得向不同公司採購，還得請專人安裝，過高的成本讓真正需要的中產階級無以負擔，因而此造成了IoT普及的最大障礙。

黃伯修強調，實現IoT智慧家庭「最後一哩路」的關鍵就在於感測器。「目前的無線平台包括ZigBee、BT和LoRa等雖具備廣覆蓋、低功耗等優勢，但欠缺偵測家中重要參數的能力。」而其ASK601感測器系列能以單一感測器技術取代所有舊式感測器，專利的電路架構技術讓尺寸最小化、無線化，而且還可以DIY即放即用，協助工程師簡化設計。

他並分享這款智慧感測器的實際應用，包括貼在天花板偵測入侵者、放在廚房作為智慧爐火感測器監控爐火、智慧地板水感測器檢測地板是否積水、年長者的長照以及智慧醫藥的滴定率監測等等。

智慧感測器應用：可直接偵測入侵者、水、毒氣CO、寵物、長照、走動方向… （來源：AlfaPlus Semiconductor）

工業物聯網的重要元素——智慧感測

智慧感測技術的一波新浪潮也逐漸深入工業製造領域。由於「資料」在工廠智慧製造轉型過程中越來越重要，透過先進的感測技術，有助於讓工廠更有效率地收集、分析並利用資料，以提高營運效率，從而推動更高的生產率。

未來，工業領域對於各種感測器的需求將明顯大幅提升。台灣西門子(Siemens)數位工業資深產品經理林瑞媛指出，針對工業控制系統，感測器作為底層資料擷取端，負責將工業現場的大量非電量物化參數轉化成電訊號，再由系統從中解讀出關鍵的資訊，提供作為控制與決策的依據。因此，隨著智慧製造對於資料的日益依賴，她預期未來勢必刺激對於更多感測器的需求。

特別是在強調資訊「透明度」的智慧製造現場，各種感測器扮演更重要的角色。林瑞媛說，透明度是生產過程中提高效率以及實現成功的先決條件，「在廠房現場，必須透過各種感測器收集資訊並進行整合，才能彈性地調整產線。唯有掌握透明化資訊，才能瞭解哪些站點必須進行調整、置換或增強，從而提升生產品質與工廠效能。」

感測器改善關鍵的流程參數（來源：Siemens）

為了進一步提升生產品質與效率，還必須透過控制進化、智慧化與人機協調三大自動化元素以革新製造業的生產現場。台灣歐姆龍(Omron)企劃部PMM課AS係長陳永田以該公司為例解釋，Omron在工廠層面與其他公司合作，透過精確的感測器收集每一環節的資訊(IoT情報化)，並利用自我學習進化與即時控制(AI)，讓機器人配合人類做出最適當的動作，並在製造現場實現工業物聯網不可或缺的營運技術(OT)與資訊技術(IT)融合。

此外，因應消費者對於所購買的產品安全性與安心性需求提高，他強調產業供應鏈對於生產履歷追朔、個體ID管理的要求開始擴展到整個生產製造供應鏈，特別是藥品、醫療機器以及自動車等應用都要求在事件發生時的快速回應，因而需要生產品質控制的嚴格把關。

為此，Omron提供了工廠自動化溯源品質管理解決方案，包括生產履歷追溯、生產環境監控(ENV)、產線省力化與自動化(ROBOT)、機台設備監控暨預防保養(IoT)。其中，生產履歷追溯以整合方式為生產、製造現場提供MVRC (Mark、Verify、Read、Communicate)各領域的應用與解決方案，以因應生產品質管理要求。

為了革新生產製造現場，必須關注製品、設備以及人與環境等生産現場要素，透過感測器從收集、分析與活用資料，實現一連串改善工程的IoT化（來源：Omron）

隨著技術的進展，感測器的精確度也不斷隨之提升。林瑞媛預期感測器的下一階段發展重點就在於與無線技術的整合。她說：「工業應用對於無線通訊有更高要求，尤其是在即時性和可靠性等方面尤為重視，無線互連與感測技術正積極正走向整合，搭載無線資料通訊功能的智慧感測器可望成為新的市場寵兒。」

為IoT感測器進行測量

為了打造輕量化的物聯網裝置以及提升其電池續航力，低功耗、低雜訊的感測器設計是開發的下一步。然而，是德科技經銷商克達科技(Coretek Technologies) 應用工程經理馮育隆指出，如何準確分析感測器在各種狀態的功耗值一直是工程師面臨的一大挑戰。

馮育隆說，為了延長物聯網裝置的電池壽命，工程師在設計時經常面臨裝置支援工作、休眠與待機等不同模式的挑戰。因此，在開發物聯網裝置時，「針對感測器的部份著重於其低壓電流，所以必須使用示波器或SMU進行測試與除錯。」

然而，現有的量測解決方案無法滿足物聯網裝置的動態電流測量需求。因此，馮育隆介紹一款是德科技推出的新一代量測技術——電流波形分析儀，由於具有與示波器類似的功能，但關鍵區別在於它專注於電流而非電壓測量，因此能在寬動態範圍內擷取和分析電流波形，並具有擷取快速電流瞬變的頻寬，從而可為物聯網、行動、醫療裝置中的電力傳輸網路(PDN)加速進行表徵、驗證和除錯，協助工程師更輕鬆地分析感測器的功耗，並進而縮短開發週期。

典型的物聯網感測器測試設置…（來源：CoreTek）

NFC在印刷感測器系統中的應用

• 2018年10月17日
• Jesse J. Cole，Molex系統工程師

生產NFC感測器系統需要NFC功能元件及感測器功能元件，現在，透過採用印刷型銀軟性製造和裝配製程，可以提高製作效率。

無線技術上的進步為軟性電子學開闢了新的機會。近距離無線通訊(NFC)可以實現雙向的短程無線通訊，屬於一類新興的技術，其市場定位是形成軟性印刷型感測器系統的架構。印刷型NFC感測器設備，例如佩戴式的溫度監測器或篡改檢測設備等，並不需要在電路板上提供電源、插頭或有線的連接方式，跳線上的整合晶片在靠近具有NFC功能的讀取器或蜂巢設備時才會啟動。生產NFC感測器系統需要NFC功能元件及感測器功能元件。現在，透過採用印刷型銀軟性製造和裝配製程，可以提高這兩類主要功能元件的製作效率。

最近在銀墨和印刷技術上的發展，可以將每個NFC標籤鑲嵌層或設備所需的導電天線線圈走線印刷到高度耐久、高度靈活的聚合物基板上。與同等的銅電路相比，聚酯上的導電墨水可以顯著降低基板的成本。在相同的基板上可以形成感測器，或者將感測器連接到其上，而且這一製程支援添加微控制器(MCU)單元及其他電子元件，實現全整合的解決方案。從貨運和物流業直到藥物與醫療設施中的病人監護，NPC印刷型感測器系統現在正在轉移到要求一次性使用的眾多產業。

為成功轉換到銀軟性技術而指定

在為給定的應用指定導電墨水和基板材料時，必須認真的考慮多個因素。當從傳統的剛性電路或軟性銅電路過渡到具有NFC功能的印刷型銀軟性感測器系統時，這種做法尤其正確。NFC需要依賴於天線線圈走線的導電性，蝕刻的銅走線是一種高導電性的基體材料，寬度可能小至0.003英吋。然而，印刷型銀電路的導電性要低於作為基體材料的銅，所以印刷的走線需要更寬一些，由於聚合物基板在元件的正常使用過程中會屈曲，較寬的走線特別可以保持印刷走線的完整性。

成功的轉換到銀軟性元件，需要具備相關的知識來進行必要的調整，從而正確的形成更寬的走線，並且設計出功能與基於銅的元件相同的天線。應當部署富有經驗的設計開發團隊簡化這一流程，採用先進、專有的鈑金製造與滾動式製造製程可以簡化智慧標籤、感測器跳線，以及其他大批量產品上銀走線的印刷製程。與FR-4或銅軟性電路板不同的是，印刷型銀柔性技術增加了進行進一步轉換的選項和能力，例如可以形成一卷具有NFC功能的感測器標籤，或者採用圖形貼紙來進行美化。

根據印刷型感測器設計的複雜性及其預期的功能，從FR-4電路板過渡到成本更低的聚合物基板上的印刷型銀電路，可能就是最佳的方案。對於複雜的應用來說，例如，如果印刷電路板上超微型化的元件間距過於稠密，那麼傳統上使用銅的FR-4電路板非常有可能作為首選的技術。對於元件數量較少(約為20件或更少一些)的應用，銀軟性技術的優勢則會更加明顯，原因在於可以降低銀走線覆蓋住的基板區域的佔比。

比如說，佩戴式的健身或醫療感測器上的跳線可以提供充裕的空間，支援更寬的銀走線，並且需要更加柔軟易彎的基板材料，例如聚酯等。聚合物上的印刷型銀軟性技術重量更輕、在三維(3D)上具有極高的靈活性，因此以上任一種應用都還可從該技術中獲益。另一項優勢則在於與銅相比，銀更加環保，其製造過程也更加清潔，這是因為增材型的銀印刷製程不會產生有害的化學蝕刻廢料。

圖1 在聚酯基板上展示了具有代表性的Molex SilverFlex電路，顯示了電路的小尺寸與軟性。

一般來說，在電池供電的設備中，任何無線資料通訊協定消耗的功率在所需的總功率中都會佔很大的比重。使用NFC則可以降低設備的總功率要求，因為無線資料通訊的全部功率都是從NFC讀取器中輸送過來。提供無線讀出功能、啟用了NFC的感測器系統並不需要消耗功率，讀取器可以將供電和資料指令發送到具有NFC功能的感測器系統，然後系統會將資料發送回讀取器，作出回應。為基於印刷的製造製程設計無線NFC感測器系統，可以採用多種方案。在設計階段，則應儘早辨別出最佳的方法。

圖2 Molex NFC溫度即時讀出標籤。

應用驅動的NFC感測器系統架構

一體化的NFC和MCU(單片機)晶片的系統架構相對簡單一些。單晶片可提供定義明確的功能，成本效益極高。然而，成品的功能將受到硬體的侷限，因此一體化的設計最適合用來滿足高度專一的應用的要求，相互獨立的NFC和MCU晶片則通常可以更好的為複雜性較高的設備提供支援。雙晶片的封裝會提高工程上的要求、增加工程成本，但是又允許更高程度的定制，例如，可以支援多種應用或多條產品線，並且對仍在發展中的需求進行監控。在設計和開發的週期中，雙晶片的解決方案可以提高多功能性，使資料記錄功能獨立於資料通訊部分而單獨存在，提供更加複雜而又穩健的功能。MCU可以隨著時間而逐漸的執行資料記錄功能，而且無需為NFC加電，進而延長設備的電池壽命。

NFC感測器系統可以整合到智慧標籤和其他設備中，適合需要資料記錄功能的應用，並且有益於產品保質期方面的時間記錄和溫度記錄，或者對熱敏或環境敏感型產品的監測。條碼或RFID讀取器只是以單向的方式將資料從標籤傳遞到讀取器，與此不同的是，行動電話中嵌入的NFC晶片可以在讀取器-寫入器的模式下部署，供資料獲取應用使用。然後，行動電話可透過蜂巢資料連接或Wi-Fi連接來促進已採集資料向伺服器及雲端的遠距離傳輸。

根據晶片和天線的不同，啟動NFC感測器設備的典型距離有所不同，但是一般在4公分(cm)的範圍以內。非輻射的NFC訊號的近場範圍可使電磁干擾降至最低，在降低了資料外泄或資料入侵風險的同時，可以提供一個更為安全的通訊平台。從功率的觀點來說，與藍牙無線技術相比，NFC設備消耗的總功率要低一些，這就意味著可以為感測器系統延長電池壽命。

圖3 Molex NFC溫度測井智慧標籤，顯示了軟性和透明度。

推動數位時代的創新

對於安全訪問、電子支付系統和其他短距無線應用來說，NFC都是一種久經考驗的技術，但是直到最近才被現代的手機和家庭及辦公場所中的許多種平板電腦所完全採用。這一發展趨勢代表了向前邁進的一大步，可以建立起所需的基礎設施，將NFC的部署提升一個層次。

印刷製造技術中發展潛力最大的一個方面就是存在著潛力來推動數位時代的創新。結合NFC和蜂巢通訊來充分利用銀印刷型感測器系統的應用，可以在前所未有的程度上提供一種可資利用而又受資料驅動的深入洞察力。行動設備與行動應用可以提供基於時間的靈敏度、位置服務，以及遠端電力通訊之類的固有功能，為NFC感測器系統使用的新應用的開發工作提供支援。

NFC可經定制來滿足一系列眾多應用的要求，透過減少資料讀出所需的能量，正在重新塑造感測器系統的 架構。這一技術還可在無需電池的情況下實現持續的自動化監控，這樣就可以顯著的延長設備的壽命，或者降低感測器系統的物料清單成本。NFC功能可以與銀軟性印刷製程與製造製程良好的結合。

軟性感測器改進溫度測量流程

• 2019年9月23日
• Brewer Science

矽感測器的出現拓寬了溫度測量方式，印刷電子(PE)技術確實為這一重要功能帶來了新的靈活性。

長期以來，溫度測量對大多數工業和製造業務至關重要。其在新時代的智慧建築和家居領域也扮演著重要角色，其功能的自動化變得更加複雜，並且需要更簡化和更容易實現的解決方案。

利用一個或多個溫度感測器，可測量和保持穩定的溫度，根據溫度測量的應用和環境，不同類型的感測器具有不同的優勢。矽感測器的出現拓寬了溫度測量方式，印刷電子(PE)技術確實為這一重要功能帶來了新的靈活性。

溫度感測器類型

通常，無論採用何種類型的感測器，溫度檢測電路都可監測環境溫度，保持系統適應實際溫度，並在溫度超過指定閾值範圍時發送通知。該「提前警報」可觸發系統，採取預防措施，依需求降溫或升溫。本文將介紹溫度感測器的主要類型及其基本優缺點，並深入探討當前最新的感測技術。

表1 常用溫度感測器類型比較。

熱敏電阻

熱敏電阻為熱力敏感性的電阻裝置，由陶瓷或金屬氧化物製成，其電阻值隨溫度變化呈指數變化。最常見的類型為負溫度係數(NTC)熱敏電阻，其可提供良好的耐低溫性，即隨著溫度的增加，阻抗快速下降，從而快速準確地反映溫度變化(0.05~1.5℃)。由於NTC熱敏電阻為高度非線性，因此如使用者所需測量溫度的範圍很廣泛，則NTC熱敏電阻將透過線性校準，實現數個溫度點目標。有效工作範圍通常為-100~+325℃。另外，熱敏電阻可自加熱。

熱電偶

與熱敏電阻不同，熱電偶由兩根相連的不同金屬導線組成。其並非使用阻抗測溫，而是透過檢測兩種金屬連接處的電壓變化測溫。熱電偶為非線性，當用於溫度控制和補償時需要轉換，且精確度較低(0.5~5℃)。但是，其工作溫度範圍較廣泛，且為自供電。

電阻溫度檢測(RTD)

RTD也被稱為電阻溫度計，其在運作過程中，隨著溫度的升高而回應電阻率的增加。RTD由纏繞在陶瓷或玻璃芯上的純金屬線組成，最精確的RTD採用鉑金製造，但成本較低的RTD可以採用鎳或銅製造。但是，鎳和銅版本在較低溫度範圍內工作，且不像鉑那樣穩定或可重複。鉑RTD提供相當線性的輸出，在-200~+850℃範圍內具有高精確度(0.1~1℃)。RTD感測器是成本最高，但是通用型較好。

半導體感測器

積體電路(IC)溫度感測器擴大了傳統功能的感測範圍，實現更低功耗、更小佔用空間等優點，並且對於某些應用而言，設備成本較低。由於IC感測器在生產測試進行校準，因此其還簡化了校準程式。最常見的品項是類比輸出設備、數位周邊設備、遠端溫度感測器和溫度開關，現代半導體溫度感測器可在約-55~+150℃的工作範圍內提供高精確度和高線性度。

上述所有溫度感測器均以離散形式提供，靈活性不足。

印刷電子產品要求提高

採用軟性基材的印刷電子產品使用導電和非導電油墨代替微影，隨著各產業越來越意識到該技術可以為無數應用帶來好處，其目前已慢慢成為主流產品。例如，其可以將濕度感測器和溫度感測器的功能結合在一個軟性形狀因數中，該形狀因數可以調整以適合特定的形狀。此外，由於該技術幾乎可以從任何位置提取資料，因此這些感測器可以協助使用者獲益於大資料分析。

印刷感測器陣列(圖1)提供了設計、面積和形狀因數的優勢，其可以滿足特定感測器類型所需的功能，如熱敏電阻、RTD等。與傳統感測器不同，該感測器具有靈活性和舒適性，且可以適應各種終端產品尺寸。此外，印刷感測器具有低成本、可擴展製造的優勢。通常，使用者在需要測量狹窄區域的溫度時，典型的矽感測器無法契合，此時需使用印刷軟性混合電子(FHE)系統。例如，可以將薄陣列列印或附接到電池組(圖2)，以快速指示電池故障時的過熱位置。單體、非軟性感測器無法執行該功能，因此該功能對智慧型手機和精密設備等應用至關重要。

圖1 帶有16個感測器的印刷溫度感測器陣列。

圖2 (a)印刷溫度感測器陣列連接到鋰離子電池的正面和背面、(b)溫度映射輸出。

當在陣列或感測器系統中使用時，印刷電子感測器的優勢在於可同步測量多點溫度變化，無需單獨感測器接線，而傳統感測器只能測量單點的絕對溫度。FHE陣列是測量多點表面溫度的關鍵，可透過多點溫度感測器，擷取給定空間的準確讀數，不需要僅擷取房間單個點準確資料的單點測量。

假設需要測量容器的表面溫度。當可測量單點溫度時，假設該單點即表示整體，多點溫度測量準確性更改。可利用該方法，檢測容器內的溫度梯度，以提供關於加熱或冷卻控制的更好回饋。印刷電子技術可測量這些容器中常見的不規則表面和狹窄空間。此外，可列印測試設備的感測器陣列，並將其快速應用至大量測試物件，從而消除了繁瑣的離散感測器位移需求。這不僅可節省安裝時間，還可將感測器陣列置於所有測試物件的相同方向。

還可測量/監測許多其他領域中的多點溫度變化，不僅具有價值，還可真正節省時間。部分示例包括：

˙倉庫：倉庫內儲存的物品可能因溫度突變而損壞。感測器陣列可監控溫度，啟動警報以回應異常溫度狀態，保護不必要的庫存損失。此外，還可保護倉庫免遭未授權進入。

˙溫室：假設有一間種滿植物的溫室，希望在冬季中期種植，當打開溫室門時，植物的生長是否會受到溫度突然變化的影響？如有影響，影響的時間多長？

˙伺服器機房：若要確保伺服器正常運作，加熱和冷卻非常重要。及時瞭解指定房間區域規格出現異常非常重要，其可卸載該堆疊的使用，以便可以根據需要暫時冷卻。

˙筆記型電腦/手機/平板電腦：如今，行動裝置必須確保不會因為持續使用而過熱，必須避免因極端串音而對用戶造成傷害。

印刷電子挑戰

協助製造產業瞭解溫度測量的挑戰，以及印刷電子陣列帶來的好處非常重要。可以為製造設備定制解決方案，以確保滿足特定系統的溫度管理需求。

對於印刷電子陣列，利用邊緣運算是製造應用中的關鍵。使用者可在雲端儲存和保留其資訊，以追蹤趨勢，同時保留設備本身的處理能力，以有助於關鍵決策，這兩種功能都非常重要。

快速回應時間是印刷電子溫度陣列的關鍵值之一。手動熱油浴試驗中，可觀察到回應時間為175毫秒，如採用自動化測試可能更短。極薄、印刷膜的熱品質幾乎可以忽略不計，可提供較高速度。在設備上內建電子設備和軟體，可非常快速保持回應時間，實現更快速決策，影響使用者試圖在嚴格溫度限制範圍內保留的關鍵物件。

在使用任何溫度感測設備時，使用者必須注意任何印刷電子感測器限制，這些可包括工作溫度範圍、精確度、滯後和長期漂移。研究每種感測技術的資料表，可確保感測器能夠產生所需結果。感測器設備中，沒有任何一種的尺寸能適合所有應用；要為應用選擇理想的印刷電子感測器，歸根究底是製造與購買問題。可在商店購買離散感測器，將其連接到資料擷取系統，將感測器放在測量表面，並收集資料；對於單個測試，有時很有意義。但如果要求在多個設備上複製測試，則這將成為一項耗時的任務。透過定制解決方案，可以大大減少建構測試設備的實際時間，並且可以獲得更優異的重複結果。

圖3 浸入/取出熱油浴(160℃)時印刷溫度感測器的回應。

在經過多年的研究和試驗後，軟性和印刷電子元件正在逐漸投入使用。透過基材、材料和生產製程的適當選擇，增強了印刷感測器的性能。印刷感測器已實現(-20°C, +100°C) 範圍內精確度 0.5°C，偏移(100℃/100 日) < 2.0°C，這些指標還將不斷改進。近期，Brewer Science將推出輕便、低成本、靈活、舒適和高效的智慧產品，其將具有低成本可製造溫度測量等功能，可用於各種應用領域。

圖 4 銀制印刷溫度感測器在(-20℃, +120℃)範圍內的極端線性特性。

科學家用「冷」發電，可望與太陽能互補

入夜後又黑又冷，太陽能技術就無勇武之地？科學家們在太陽發電技術基礎上，找到用「冷」發電的秘訣，可望在夜間與太陽能技術互補。該項研究也於 9 月中發表於再生能源專業期刊 Joule。

根據 Digital Trends 報導，科學家們採用平價熱傳導發電裝置，在沒有主動熱輸入的情況下，能夠利用寒冷來發電。這個發電過程稱為輻射天空冷卻（radiative sky cooling）技術，可以產生足夠電力為 LED 燈供電，與使用太陽能板發電的技術類似，差別只在於：發電的動力並非是太陽，而是來自於夜間溫度變化。

近年來，隨著家庭、企業安裝太陽能發電裝置的成本降低，太陽能也愈來愈流行，特別是在亞洲和中東沙漠地區，「太陽能農場」的發展尤其迅速。不過，太陽能板雖然可以配備電池，把日間能量儲存下來以備夜間使用，然而，太陽能發電的技術成本仍然不低，也無法在晚上充電。

參與該研究的美國加州大學洛杉磯分校材料科學與工程學助理教授 Aaswath Raman  指出，當夜晚太陽能電池無法運作時，利用「寒冷」的發電方式可以與太陽能互補，夜晚到了就上場運作。這樣的發電方式不僅能適用於照明，也能在偏遠地區或需要夜間發電的場所發揮功用。

Aaswath Raman 與來自史美國丹佛大學的另外兩名科學家 Wei Li 和 Shanhui Fan 合作，開發出一種利用輻射冷卻的裝置，這種裝置面向天空的那一面可將部分熱量作為熱輻射傳遞到大氣中，讓裝置本身降到比周圍更低的溫度。

這樣的原理就像是在寒冷夜晚裡，草地上會形成「霜凍」，因此科學家們認為即便入夜後沒有太陽，仍然可以用「冷」發電，並生產再生能源。團隊之前也在史丹佛大學加州校區建築物的屋頂上進行測試，部分測試也取得成功。

儘管這樣的技術會大大降低功率輸出，但 Aaswath Raman 認為，此種方式可以在太陽能電池無法運作的夜晚幾個小時裡，擔任「補足」角色。

VRB可望成為最具前景的大規模儲能技術

VRB可望成為最具前景的大規模儲能技術
【CTIMES/SmartAuto 王岫晨 報導】   2019年09月16日

伴隨著全球經濟的快速發展以及不斷增加的能源需求，能源問題已經成為制約各國經濟發展和國家安全的重大問題。發展清潔的可再生能源已經成為全球的共識。全釩液流電池（VRB）被認為是最具前景的大規模儲能技術之一。

VRB被認為是最具前景的大規模儲能技術之一

全釩液流電池（vanadium redox battery，VRB）採用釩電解質溶液體系，其研究始於澳大利亞新南威爾士大學（UNSW），並在澳大利亞、日本和加拿大得到深入發展，是目前具有重要開發前景的液流電池系統。全釩液流電池的應用研究主要集中在儲能領域。澳大利亞的PINNACLEVRB、日本鹿島發電、立邦化學、住友電氣、三菱株式會社、加拿大VRB能源、南非海威爾德等單位都投入大量資金，進行長達數十年的深入研究，並相繼在泰國、日本、美國、南非等地建成了KW-MW級的釩電池儲能系統，用於電站調度，並供應給邊遠地區供電。

液流儲能系統的應用領域首先是與風能、太陽能等可再生能源發電系統配套使用，使其穩定供電；其次是火力發電及核電站的電網調峰，特別適合直流用電大戶儲存電力；亦可用作自然災害等非常時期的應急電源；還可設計用做潛艇潛航的動力電源。

全釩液流電池蓄電儲能技術將成為材料學、電化學和化學工程相結合的新興學科發展重點，對新能源開發和各國國家能源安全產生深遠影響。研發全釩液流電池系統，將可實現其產業化，不僅可以節約能源、保護環境、綜合利用資源，而且可為儲能系統的利用和增加效益帶來益處。全釩液流電池作為一種儲能電源，具有很大的發展空間，其商業化進程將帶動相關產業的發展，創造顯著的經濟和社會效益。