傳感器創(chuàng)新新風向：水凝膠材料、超導、大健康、智能交互

電子發(fā)燒友網報道（文/吳子鵬）傳感器是人類感知、獲取和檢測自然界各種信息的工具，通過它能得到人類感官無法獲得的大量信息。科技越發(fā)達，對傳感器的依賴程度越高。統(tǒng)計數(shù)據顯示，2023年全球傳感器市場規(guī)模達到1929.7億美元，預計2024年全球傳感器用量將超過1萬億顆，市場空間巨大。

SENSOR CHINA作為全球三大傳感器專業(yè)展覽會之一，憑借深厚的行業(yè)積淀和對中國傳感產業(yè)的長期專注，已成為全球傳感前沿技術和市場動態(tài)的絕佳展示、體驗平臺。同時，SENSOR CHINA也是全球傳感器產業(yè)創(chuàng)新風向標。SENSOR CHINA 2024匯聚超過600家傳感行業(yè)的上下游企業(yè)，電子發(fā)燒友網記者和其中幾家廠商進行了交流，捕捉到了一些傳感器創(chuàng)新的前沿信息。

基于水凝膠材料的運動及溫度感知敷料

SENSOR CHINA 2024上，上海智療科技有限公司展示了基于水凝膠材料的運動及溫度感知敷料，集傷口愈合、肢體運動與溫度傳感、自供電于一體。其抗菌性能、止血率與傷口閉合率顯著優(yōu)于市面同類產品。產品具備靈敏的應變與溫度傳感能力，結合人工智能技術，實現(xiàn)多環(huán)境生物信號傳感與精確場景還原。憑借水凝膠自供電技術，產品無需外部電源，實現(xiàn)傳感器的柔性化。產品擁有多項自主知識產權，結合低成本、高效率及智能化的特點，適用于智能敷料、運動監(jiān)測、醫(yī)療康復等多個領域。

基于水凝膠材料的運動及溫度感知敷料項目使用了非常多的先進技術，比如人工智能和自供電技術等。談到該項目里的人工智能技術，華東師范大學智療科技項目團隊負責人季政逍表示：“我們的水凝膠材料能夠將外部刺激轉化為電信號輸出，通過檢測電信號實現(xiàn)傳感的功能。這也就意味著，我們利用單一信號進行傳感，比如溫度傳感，容易受到來自肢體運動、周圍濕度的影響，對數(shù)據處理造成了干擾。因此我們在數(shù)據處理部分加入人工智能技術，去識別數(shù)據處理過程中的特征峰，將不需要的噪音去除，來獲取更加精確的數(shù)據?！?br />
針對自供電技術，季政逍指出：“我們的自供電模塊具有寬且穩(wěn)定的2.4 V電壓窗，在220W/kg的功率密度下，最大能量密度高達286.6 Wh/kg，并且具有極高的容量保持率，擁有行業(yè)領先的性能。我們的自供電模塊不僅在性能方面有優(yōu)勢，也具有柔性特點，主要是通過水凝膠材料作為基礎材料，在彎曲、拉伸方面表現(xiàn)很好。水凝膠是優(yōu)秀的綠色生物材料，可降解，對環(huán)境非常友好?！?br />
季政逍稱，目前基于水凝膠材料的運動及溫度感知敷料項目還處于發(fā)展初期，主要目標是尋找天使輪融資，并尋求和醫(yī)院及相關企業(yè)進行合作，以此來驗證產品在市場中可行性。

“太和e護”云邊一體睡眠健康管理系統(tǒng)

嘉興太和信息技術有限公司（以下簡稱：太和）在SENSOR CHINA 2024上展示了“太和e護”云邊一體睡眠健康管理系統(tǒng)。該項目主要由新一代非接觸式生命體征傳感器和體征健康管理系統(tǒng)組成，能夠精確采集胸腔微振動信號，通過先進的AI神經網絡算法，快速、準確地捕捉心率、呼吸及體動等生理數(shù)據，目前已經實現(xiàn)了醫(yī)療級別的精確感知，心率監(jiān)測的準確度可達97%以上，呼吸監(jiān)測的準確度可達95%以上，其他生理指標的監(jiān)測精度也顯著優(yōu)于同類產品。傳感器采用陣列排布，能夠劃分多個監(jiān)測區(qū)域，通過精密算法獲得多人實時生命體征信息，干擾性極小。產品尺寸可根據需求進行定制，適用于智慧養(yǎng)老、康復護理、新生兒看護、智能家居、心理健康、睡眠應用等多種場景。

太和總經理陳永金表示：“我們項目主要是非接觸式生命體征傳感器，亮點是在50厘米的床墊下依舊可以準確、持續(xù)地監(jiān)測人體心率、呼吸等基本參數(shù)，后臺可以聯(lián)動分析睡眠的狀態(tài)。長期跟蹤用戶的健康狀況，以及可能存在的隱性疾病預警?！?br />
由于探測需要穿透50厘米的床墊，因此太和的非接觸式生命體征傳感器需要具備非常高的靈敏度。同時，陳永金強調：“算法的寬容度也很重要。尤其是在雙人床場景下，一個處理器分兩個感應區(qū)，左右傳感器分開，需要算法來處理相鄰人體的波動干擾，這僅僅靠硬件濾波是不夠的?！?br />
“太和e護”云邊一體睡眠健康管理系統(tǒng)主要瞄準的是大健康產業(yè)?！吨袊蠼】诞a業(yè)市場前瞻與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》提到，預計到2029年中國大健康產業(yè)市場規(guī)模將達到24萬億元，2024-2029年中國大健康產業(yè)年均復合增長率超過10%。因此，該項目未來前景非常好。

可交互空中懸浮成像技術

安徽省東超科技有限公司（以下簡稱：東超科技）在SENSOR CHINA 2024上展示了可交互空中懸浮成像技術，包括高精度的單邊紅外觸摸傳感器技術，以及無介質空中成像技術。

東超科技監(jiān)管中心負責人劉鴻表示：“我們的高精度單邊紅外傳感器在傳統(tǒng)四邊框交互傳感器上進行顛覆性技術創(chuàng)新，在降低傳統(tǒng)四邊框交互傳感器發(fā)射器、接收器維度的條件下，沒有損失傳感器交互精度，通過研發(fā)的全反射復合定向波導器件、高速信號采集通道，實現(xiàn)了具有高精度定位算法的單側高精度紅外觸控感知陣列?！?br />
對此他總結道，相較于傳統(tǒng)四邊框交互傳感器，東超科技的高精度單邊紅外傳感器主要優(yōu)勢首先體現(xiàn)在傳感器本身，具有高精度、高掃描頻率、低延遲等特點。同時，東超科技的高精度單邊紅外傳感器是一維的結構，但能夠實現(xiàn)二維定位，進而完成精準的交互。

對于高精度定位的實現(xiàn)，劉鴻解釋稱：“四邊紅外傳感器降成單邊紅外傳感器，降維的過程必然會帶來精度的損失，我們通過核心的光學透鏡，將一維的數(shù)據二維非線性化，一維的數(shù)據可以多次使用，經過二維非線性相關計算出來的數(shù)據也是不重復的，可以基于這個數(shù)據得到XY的準確位置，原理是光學透鏡，核心是定位算法?！?br />
目前，東超科技可交互空中懸浮成像技術已經在汽車和醫(yī)療領域實現(xiàn)落地，隨著產品出貨量提升，產品的成本將進一步得到優(yōu)化，進入更廣泛的市場中。劉鴻強調：“原則上需要顯示或交互的場景，都可能被可交互空中懸浮成像技術取代?！?br />

超導大深度探礦技術與應用

新聯(lián)超導（上海）科技有限公司（以下簡稱：新聯(lián)超導）在SENSOR CHINA 2024上向大家介紹了超導大深度探礦技術與應用。新聯(lián)超導依托于中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所超導芯片工藝平臺，研制了多款針對超導找礦應用的專用高性能系列超導芯片，自主研制的低溫SQUID芯片性能接近國際領先水平。并基于新一代高靈敏度超導磁/電磁傳感器技術，通過攻克高靈敏度、高可靠度專用超導芯片制備技術、復雜電磁環(huán)境下高可靠傳感器集成技術、fT量級環(huán)境干擾抑制技術以及基于數(shù)據直接解讀技術，發(fā)展出探測精度、深度以及分辨率遠高于當前的新一代顛覆性找礦技術，通過與國內頭部礦山用戶的聯(lián)合驗證，產生顯著的經濟效益，服務于國家深部找礦戰(zhàn)略與“一帶一路”能源資源合作。

新聯(lián)超導副總經理張學淵表示：“傳統(tǒng)礦業(yè)勘測是勞動密集型產業(yè)，且深度勘測的成功率很低，新聯(lián)超導則是通過專用高性能系列超導傳感器來進行取代，可以實現(xiàn)500-5000米的深度勘測。根據紫金礦業(yè)的項目評估，成功率大幅提高，徹底顛覆了傳統(tǒng)礦業(yè)勘測。”

目前，新聯(lián)超導的顛覆式技術已經取得了一些行業(yè)頭部企業(yè)的認可。正如張學淵所言：“我們現(xiàn)在還是在一個市場推廣和用戶認證的階段，但已經拿到了很多頭部客戶的訂單，包括中國有色集團、中國五礦、中國黃金、紫金礦業(yè)等。礦業(yè)勘測是一個相對成熟的市場，有新技術進入需要慢慢獲得頭部客戶的認可，只要我們保持一定技術代差的存在，深部資源勘探這部分市場基本上可以說是藍海市場。”

結語

通過SENSOR CHINA 2024上和企業(yè)接觸溝通之后發(fā)現(xiàn)，目前傳感器技術創(chuàng)新速度是非常快的，人工智能技術、自供電技術，甚至是超導技術都在被融入傳感器創(chuàng)新里。當然，傳統(tǒng)類型和功能的傳感器也并非一成不變，小型化和集成化發(fā)展趨勢明顯，降低了用戶的開發(fā)和使用門檻。