村田丨Picoleaf：打造新一代动物健康监测的柔性感测技术

　　全球动物相关产业正经历持续扩张。以宠物产业为例，美国家庭宠物饲养数量预计将从2023–2024年的约8,690万户增长至2026年的9,500万户，增幅约9.3%;全球超过半数家庭至少饲养一只宠物。

　　与此同时，全球畜牧业每年需管理数十亿至上百亿头经济动物。随着饲养规模的不断扩大，传统的监测方式与感测技术在实时性、准确性、自动化及大规模部署等方面逐渐显露出局限性。

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　　行业背景与挑战:

　　从规模扩张到准确管理

　　如何通过新型感测技术实现更有效、实时的动物监测与管理，已成为增强动物照护水平的关键课题。

　　当前，动物监测领域面临诸多痛点：

　　人力局限：无论是在牧场、家庭还是动物医院，照护人员难以通过人工观察实时掌握多只动物的健康状况。

　　数据缺失：畜牧业缺乏对动物活动与生理变化的长期连续追踪，影响饲养效率与疾病预防;宠物主人难以及早发现异常行为或健康预警。

　　医疗盲区：动物医院常面临夜间值班人力不足、住院动物无法持续监测等问题，导致病情变化未能被及时发现。

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　　技术需求：

　　构建理想的健康监测系统

　　针对上述挑战，构建理想的动物监测系统，需具备以下六大核心技术能力：

　　舒适佩戴：载体设计需适合长时间佩戴，减少动物应激反应。

　　信号稳定：能够准确测量心跳、呼吸等微弱生理信号。

　　抗干扰能力：有效应对动物活动产生的动作干扰。

　　低功耗设计：延长设备续航，减少维护频率。

　　环境适应性：适应毛发覆盖、汗液分泌及户外复杂环境。

　　实时连续监测：提供不间断的健康数据流，支持即时预警。

　　03

　　Picoleaf：

　　从智慧畜牧到多元产业的感测创新

　　智慧化发展的核心，在于设备能否获取更真实、更细致的环境信息。过去，电子系统多侧重于数据处理与运算;如今，随着感测技术的进步，设备已具备感知微小变化的能力，使数字系统与真实世界的连接更加紧密。

　　Picoleaf 作为新一代柔性感测技术的代表，其价值不仅局限于动物健康监测。在实际应用中，许多产业均面临微弱信号采集难、传感器部署受限或测量环境复杂等挑战。从个人健康照护、工业设备监测，到智慧生活与新型人机交互界面，市场亟需更贴近场景需求的感测方案。

　　未来，感测技术的发展将不再仅追求测量精度，更将重视与应用场景的深度整合。Picoleaf 所展现的价值，在于提供了一种崭新的感测可能性——当设备能够捕捉过去难以获取的微小动态信号时，将为更多创新应用开启广阔的想象空间。

　　虽然现有感测技术已能够应用于部分动物健康监测场景，但在长期佩戴、微弱信号采集以及动态环境下，仍容易受到传感器重量、刚性及环境因素影响，从而降低测量稳定性。此外，部分测量方式仍需进行局部剃毛或固定处理，增加了实际导入与长期使用的难度。因此，市场开始寻求兼具柔性化、高灵敏度与低功耗特性的下一代感测技术，以实现更自然、更持续的动物健康管理。

　　作为村田(Murata)开发的纤薄柔性感测元件，Picoleaf 具备高灵敏度、薄膜结构及低功耗等特性。其可弯曲的结构更容易整合至空间受限、曲面贴附或穿戴式设备等应用场景，使其能够更灵活地整合到不同类型的感测系统与产品架构中，并可用于微弱生理信号及动态物理变化的测量。

　　Picoleaf：从智慧畜牧到多元产业的感测创新

　　何谓 Picoleaf?

　　Picoleaf 延续了村田(Murata)产品一贯的特色:「轻、薄、短、小」，其厚度仅约 0.2 mm，最小尺寸可达 2 × 10 mm(感测元件本体，不含连接端)。纤薄的薄膜结构不仅有助于降低元件本身的存在感，也使感测元件能够更贴近测量对象，从而进一步加强对微小动态变化的感知能力。除了尺寸上的优势之外，其采用的压电薄膜材料也是 Picoleaf 的核心特色之一。

　　Picoleaf 所采用的压电薄膜材料，是以植物淀粉发酵制成的聚乳酸(PLA)为基材，不仅具备柔性薄膜特性，也不同于传统着重于静态力量测量的感测方式，更擅长捕捉形变过程中的动态变化，能够高灵敏度地感知：

　　扭转

　　微小振动

　　压力变化

　　微小位移

　　甚至可检测到 1 µm(微米)级别的微小变形。这使得电子设备不再只是接收输入信号，而是开始能够感知更多来自真实世界的动态物理信号。

　　在环境可持续发展方面，Picoleaf 兼顾感测性能与环保特性。其采用碳中和薄膜材料制成，符合 RoHS 标准，在兼顾高感测性能的同时降低环境负担，实现感测效能与可持续价值的双重提高。

　　此外，Picoleaf 具备出众的低功耗特性，感测元件本体不需要供电，搭配仅约 10 μA 的驱动放大电路，有助于延长装置使用时间，特别适合长时间运行的感测系统。

　　除了低功耗优势外，Picoleaf 亦具备高度稳定的感测特性。由于不受热释电效应影响，即使在人体或动物体温、阳光照射，或电子元件发热等环境下，仍能有效降低信号漂移与噪声干扰，维持长时间监测所需的稳定性与可靠性。

　　在应用灵活性方面，Picoleaf 检测的是物理形变本身，而非电容变化，因此即使用户佩戴手套，或产品采用防水、防护外壳设计，仍能维持良好的感测能力。这项特性使其更容易整合至多种穿戴式设备与户外应用环境。

　　对于智慧畜牧而言，动物健康监测通常需要长时间佩戴、低功耗运行以及微弱信号测量能力，而这些需求正是 Picoleaf 技术优势尤其能发挥价值的应用场景。

　　柔性感测技术于动物健康监测之应用

　　综合上述特性，Picoleaf 不仅是一项感测技术，更有机会成为推动智慧动物照护的重要基础。从智慧畜牧、宠物健康管理到动物医疗监测，均可依据不同动物类型与应用需求，整合于项圈、脚环、胸背带或贴附式装置中，打造更实时、更连续且更贴近动物日常生活的健康监测方案。

　　通过这类穿戴式感测装置所收集的心率、呼吸率等生理与行为信息，不仅能够反映动物当前的健康状态，也有机会进一步掌握疾病、压力、发情或术后恢复等生理变化趋势。相较于传统人工观察方式，连续性的数据采集更有助于在不影响动物日常活动的情况下，建立长期健康记录，并增强异常状况的早期发现能力。

　　智慧畜牧中的应用

　　在智慧畜牧领域中，牛只在发情期间通常伴随着活动量增加、心跳加快等生理与行为特征;而在疾病、压力或分娩前后，也可能出现特定的活动模式与生理变化。未来可进一步发展以下应用：

　　• 发情相关行为与生理特征分析

　　• 健康状态与压力指标监测

　　• 分娩前后生理状态观察与预警

　　• 异常行为的早期检测

　　宠物照护应用

　　而在宠物照护与动物医疗领域，生理信号监测同样具有重要价值。例如高龄犬猫、术后恢复中的动物或重症监护病房(ICU)住院个体，其健康状态可能在短时间内发生变化。受限于人力配置及监测设备限制，医护人员未必能够全天候持续观察每一只动物。若能通过穿戴式监测装置持续掌握动物的生理与活动信息，将有机会协助及早发现异常征兆，降低关键病情被忽略的风险。

　　感测技术的价值不仅在于实时监测动物状态，更在于结合数据存储与分析机制，将长期积累的生理与行为信息转化为具有参考价值的管理依据，进而建立可分析、可追踪且具预估能力的健康管理模式。当感测数据进一步结合 AI 分析与云端平台后，未来有望从智慧畜牧延伸至宠物照护与动物医疗领域，朝着更全面的准确动物医疗(Precision Animal Healthcare)发展，改进动物福利与照护品质。

　　从智慧畜牧到多元产业的感测创新

　　智慧化发展的核心，往往来自于设备能否获取更多、更真实的环境信息。过去的电子系统大多着重于数据处理与运算能力。然而，随着感测技术持续进步，设备开始具备更细致地感知周围变化的能力，使数字系统与真实世界之间的连接更加紧密。

　　然而，动物健康监测仅是柔性感测技术众多应用场景之一。在实际环境中，许多产业同样面临微弱信号难以采集、传感器不易部署或测量环境复杂等挑战。从健康照护、工业设备监测，到智慧生活与新型人机交互界面应用，均需要更贴近实际场景需求的感测方案。

　　因此，未来感测技术的发展方向，除了追求更高的测量精度之外，也将更加重视与应用场景的整合能力。作为新型柔性感测技术的一员，Picoleaf 所展现的价值不仅在于单一应用领域，更在于提供了一种崭新的感测可能性。当设备能够感知过去难以获取的微小动态信号时，也将为未来更多创新应用开启新的想象空间。