中国科学院近代物理研究所:开发重离子辐照技术助力创新可穿戴柔性多孔汗液传感器

传感新品
【中国科学院近代物理研究所:开发重离子辐照技术助力创新可穿戴柔性多孔汗液传感器】
人类对个人健康的迫切关注以及医院繁琐耗时的体检程序促使越来越多的人选择可穿戴传感器用于健康实时监测,特别是对一些慢性疾病进行预防、追踪、监测和管理。近年来,相关研究团队开发设计了一系列人体可穿戴电子设备用于实时健康监测(如心率、血氧、睡眠质量等),这些设备能够将人体部分生理信号转换为电/光学信号,并通过算法、机器学习等方式以将结果直接呈现给用户。但这些指标并不能较全面反映人体的健康状况,因此需要开发更全面、更便捷、更直观的检测手段和方式。
▲图1 基于人体不同信号设计的可穿戴传感器用于健康监测(图片来自于网络)

人的体内每天发生着丰富且复杂的生物和化学反应,相关代谢产物携带着丰富的信息,可通过血液、汗液等载体排出,其能更好反应人体内部相关病理成分的含量,从而能够提醒个人对潜在的疾病进行早期的关注或是给予医生临床医学的辅助诊断(图2)。然而血液不便于收集,并且采血的过程易带给与患者疼痛和较大的心理压力。汗液容易收集且采集过程无痛感,对其成分检测可实现无创伤的病理分析,并在一定程度上反映人体的健康状况。但由于汗液的组成复杂,可用于分析和测试的物质含量极低,传统的传感器难以对多种成分进行方便和极微量的测试。因此,这种局限性要求基于新机制的传感器设计,可以选择性地识别低浓度的复杂分析物。

表面增强拉曼散射(SERS)技术在痕量(浓度小于百万分之一)物质检测领域具有很大优势,该技术能够以无创的方式对复杂分析物进行高灵敏度、多通路的化学传感分析,而无需事先了解分析物组成。因此,开发基于 SERS 基底的可穿戴汗液传感器,并结合柔性基底和等离子体元件,使传感器具有轻质、便携、可定制和良好光学性能等优点,已经成为该领域研究热点。
▲图2 汗液中病理相关成分与血液中呈正相关

近日,中国科学院近代物理研究所材料中心研究团队等开发了一种基于核径迹技术的可穿戴柔性多孔汗液传感器。科研人员利用兰州重离子研究装置(HIRFL)提供的重离子,辐照聚碳酸酯(PC)薄膜并在其内部形成平行排列的柱状损伤区域,再利用紫外灯敏化以及化学蚀刻的方式在薄膜上制造大量纳米尺寸孔道,最终得到具有直通孔道的纳米多孔 PC膜。随后,在膜表面原位一步合成星状金纳米颗粒(AuNSs),制备出性能稳定、成本低廉以及超薄透气的柔性可穿戴纳米多孔AuNSs/PC基底(图3)。
▲图3 柔性多孔SERS基底的制备流程示意图

如图3所示,由于纳米孔的结构,该基底能够有效地快速收集分析物。通过借助SERS技术,在没有外加标记物的情况下,该基底表现出十分优异的 SERS 性能,能够在10−4到10−13mol/L的分析物浓度范围内显示出优异的痕量检测和定量分析能力,其 SERS 信号均匀性良好,信号偏差低至 5.71%(图4)。
▲图4 柔性多孔SERS基底的形貌图像以及优异的痕量检测能力

此外,如图5所示,该基底在空气中放置 270 天后,其 SERS 信号依然良好,并且在2000 次弯曲折叠后仍具有较好的拉曼信号增强效果。此外,开发了相应的基底清洁方法,可以便该基底多次使用,极大地降低了使用成本。该基底还对低浓度的激素药物盐酸克仑特罗、抗生素氯霉素、四环素、防腐剂苯甲酸钠等物质具有优异的检测能力。
▲图5 柔性多孔SERS基底具备良好的化学和机械稳定性并能重复使用

得益于核孔膜的纳米多孔结构,该基底在未经任何修饰的情况下可以作为汗液传感器用于监测人体汗液中的病理相关成分,并实现对多种汗液成分的有效检测(如尿酸、乳酸、尿素、葡萄糖等)。即使在难以收集汗液的情况下,依然能够对相应成分有较好的响应(图6)。该方法对于长期卧床或不能进行剧烈运动的人群开展无创检测,以及对患有慢性疾病的人群实现居家无创健康监测均具有非常重要的意义。
▲图6 可穿戴汗液传感器示意图及人体真实汗液测试

传感动态
【禾赛与NVIDIA合作再升级 激光雷达集成至NVIDIA DRIVE Sim】
8月1日消息,禾赛科技今日宣布与英伟达NVIDIA合作升级,正式入驻其Omniverse生态系统。
据了解,未来汽车厂商及自动驾驶企业的开发者可通过 NVIDIA Drive Sim 直接调用禾赛的高精度激光雷达模型,在数字孪生场景中获取基于物理现实的高仿真传感器模拟数据进行研发、测试、验证等工作。同时,开发者还可以利用 NVIDIA DRIVE 平台强大的计算能力,优化处理禾赛激光雷达收集的数据,高效开发自动驾驶系统,加快激光雷达集成上车的速度。

AT128 是禾赛推出的车规级超高清远距激光雷达,内部集成了128个独立VCSEL激光器,以每秒153万的超高点频输出海量三维实时数据,200米超远测距,具有丰富细节感知能力。

截至目前,禾赛已获11家主流OEM量产定点,在2023年底前将共有6家开启量产交付。

【2023光明科学城智能传感器产业创新发展论坛顺利举行】
7月27日下午,2023光明科学城智能传感器产业创新发展论坛在招商局智慧城举行,本次论坛由光明区投资促进服务中心指导,招商局智慧城主办,光明科学城科技创新联合会承办,深圳智能传感器产业联盟协办,获得中国传感器与物联网产业联盟的大力支持,旨在构建智能传感器产业领域资源共享、产研合作、大小融通的协同创新体系,合力打造光明科学城智能传感器产业高质量发展的良好创新生态,支持创新型企业和行业龙头企业落户光明区,推动智能传感器产业创新资源加速集聚落户光明区。

本次活动特别邀请中国传感器与物联网产业联盟副秘书长朱佳骐,首凯高科技(江苏)有限公司董事长倪立,海尔智家超前研发(深圳)传感器负责人刘超英,纽迪瑞副总经理万波,华业天成资本投资副总裁撖涛五位嘉宾进行主题分享,来自北京、上海、深圳、苏州等地智能传感器及产业链上下游相关企业负责人80余人参加,了解光明区相关产业政策,并就技术创新、行业应用、跨区域融合等话题进行深入交流。

嘉宾致辞:打造智能传感器产业发展集聚高地
招商蛇口产业园区事业部深圳公司副总经理、招商局智慧城总经理付小龙在致辞中表示,招商局智慧城着力打造智能传感器集聚区,已经培育了诺安智能、纽迪瑞科技、美思先端等优质企业,并不断吸纳有潜力的智能传感器初创企业、团队。他希望能携手现场嘉宾,打造具有广泛影响力的智能传感器产业生态圈,共同助力光明科学城打造智能传感器产业发展集聚高地。

光明区投资促进服务中心副主任黄一宁出席本次活动并现场推介了光明科学城,他向现场嘉宾介绍了光明区区情、光明科学城、产业发展情况、产业政策和产业空间五个方面,他表示,光明区从光明农场到光明科学城蝶变,未来将面向国际科技竞争主战场,加快建设世界一流科学城和深圳北部中心,希望未来有更多的伙伴投资光明。

招商局智慧城招商总监黄丁可现场介绍了招商局智慧城,他表示,招商局智慧城历经十余年深耕,已经成为光明区最具产业集聚效应和品牌效应的园区。园区集成优势资源 ,构建智慧产业生态圈,致力于打造活跃的产业生态,提供覆盖企业全生命周期的产业服务,助力企业加速成长。

主题演讲:共商智能传感器发展大计
本次论坛邀请了五位嘉宾围绕智能传感器进行主题分享。

中国传感器与物联网产业联盟副秘书长朱佳骐以《智能传感器产业生态建设》为主题,介绍了信息技术的发展、半导体产业兴起、MEMS应用、全球传感器产业链及融资、国家智能传感器创新中心建设等方面。

首凯高科技(江苏)有限公司董事长倪立与现场嘉宾探讨在“碳达峰、碳中和”的背景下,近零排放智能型氨气传感器的场景应用及发展前景。

海尔智家超前研发(深圳)传感器负责人刘超英围绕智家场景的传感应用,分别从智家场景的传感应用趋势、智家场景的典型传感应用、新技术带来的新探索三方面来介绍,希望传感产业链上下游协同创新,共同创造价值。

纽迪瑞高级副总经理万波分享了智能传感产品差异化创新与发展,并与现场嘉宾讨论传感器行业的市场现状与思考,以纽迪瑞产品差异化创新为切入点,详细介绍了纽迪瑞传感器的创新应用。

华业天成资本投资副总裁撖涛从资本角度,畅聊智能传感器产业投资现状,并向与会嘉宾分享了智能传感器产业的投资实践、方向和经验。

圆桌对话:探讨智能传感器产业高质量发展路径
圆桌对话以“智能传感器产业高质量发展路径”为主题,邀请海尔智家超前研发(深圳)传感器负责人刘超英、深圳大深传感科技有限公司总经理孟庆余、苏州聚元微电子股份有限公司总经理韩兴成、华业天成资本投资副总裁撖涛等一众行业领袖和专家展开头脑风暴,就当前市场环境对企业的影响,企业应对挑战的经验,未来关注的机遇点,产业政策的意见建议、投资的重点等方面分享了真知灼见。

本次活动在自由交流中落下帷幕,与会嘉宾纷纷表示获益匪浅,非常期待下一次的产业交流活动。

深圳市委、市政府大力支持智能传感器高质量发展和产业集群建设,将其作为“20+8”战略性新兴产业和未来产业的重点,出台《深圳市培育发展智能传感器产业集群行动计划(2022-2025年)》及一系列配套措施。光明科学城抢抓智能传感器产业大发展机遇,目前已明确落户市级重大MEMS中试线、50亿元智能传感器专项基金、全球最大智能传感器数字平台等重要产业资源,并建设大湾区智能传感器新型产业社区,未来,光明区将成为引领中国传感器产业发展的一块高地。

【意法半导体发布创新红外传感器,提升楼宇自动化的人员存在和移动检测性能】
2023年7月31日,中国 – 服务多重电子应用领域、全球排名前列的半导体公司意法半导体(STMicroelectronics,简称ST;纽约证券交易所代码:STM)发布新型人体存在和移动检测芯片,可提升传统使用被动红外(PIR)传感技术的安保监视系统、家庭自动化设备和物联网设备的监测性能。

传统的PIR传感器只有在被检测物体移动时才能产生可测量的响应信号。而STHS34PF80传感器内置热敏晶体管,因此能够检测到静止物体。此外,PIR传感器感知移动物体需要Fresnel透镜,而意法半导体的新探测器则采用了一个更简单的无透镜的结构。

意法半导体AMS MEMS子产品部总经理Simone Ferri表示:“今天的智能家居、智能建筑和物联网需要精确的人员存在检测功能,以提升照明、供暖、安保、安全监控等系统的控制能力,打造一个可持续发展的未来。ST的新型STHS34PF80是一款经济实惠的超低功耗传感器,不管被检测到的人员是否在建筑内移动,都能确保建筑自动化系统的运行始终如一,不受干扰。此外,这款新产品还创新地将CMOS芯片制造工艺、硅微加工技术和低压电路设计能力整合在一起。”

STHS34PF80嵌入了人员存在和移动检测智能算法,目标应用有警报安保系统、家庭自动化、智能照明、物联网设备、智能储物柜和智能可视对讲系统。无透镜四米检测距离和80°视场角可覆盖传感器前方大部分区域。工作电流为10µA,功耗低于传统PIR,以3.2mm x 4.2mm x 1.455mm贴装封装,结构紧凑,适用于自动化生产线高速组装。该传感器的抗直射光线干扰和电磁干扰(EMI)的能力很强。

ST提供的传感器评估板STEVAL-MKI231KA可帮用户简化STHS34PF80的测试开发过程。开发人员只需把这块子板插接到X-NUCLEO-IKS01A3 或 STEVAL-MKI109V3 主板上,就可以用意法半导体的 Unico-GUI图形界面软件对这款红外传感器进行配置,开始一个简化的测量流程。在GitHub上可以找到STHS34PF80的驱动程序。此外,X-CUBE-MEMS1 软件包中还有一个现成的软件库,用于补偿、检测人或物体存在。用户可以先快速运行简单的应用程序,用STHS34PF80测量,测试结果,然后开始创建一个新应用程序。

【深耕5G射频芯片,地芯科技完成B轮融资】
近日,地芯科技完成近亿元人民币B轮融资,由润城资本,众海投资、中润投资、深圳高新投共同投资。本轮融资将用于新产品研发投入、市场推广和团队建设等方面。
地芯科技成立于2018年,专注于高端模拟及射频芯片领域技术创新与芯片研发,先后发布地芯风行系列4G/5G通信收发机芯片。依托于地芯云腾技术平台的多频多模射频功率放大器GC0643等,目前形成了无线通信收发机芯片、射频前端芯片和模拟信号链芯片的三大产品线布局并完成千万级批量出货,客户群覆盖无线通信、工业电子及物联网等诸多领域头部厂商。

目前,地芯科技已成为国内少数5G通信收发机芯片本土供应商之一,所推出地芯风行系列已与多家头部客户达成合作,实现批量出货。

地芯科技量产的射频前端产品覆盖多行业多种应用场景,包括蓝牙、Zigbee、WiFi、NB-IOT、WiSUN、LoRa、Cat.1等各类应用;性能成本大幅降低;已经落地数家行业知名客户。射频收发机产品已经流片成功,性能大幅领先,可应用于多模物联网,图传,5G小基站,WiFi 6以及各类无线专网等应用。

此外,地芯科技打造了地心云腾射频前端芯片技术平台,该平台基于CMOS工艺路线全新多模多频PA设计思路,以创新的线性化电路设计,成功打造低功耗、低成本、高集成度、高可靠性线性CMOS PA,将使得CMOS 工艺的PA进入主流射频前端市场成为可能。

可广泛应用在共享经济、位置追踪、移动支付、能源电力、语音对讲、智能表计及视频显示能等场景。

【松下解散 LCD 子公司,转战电动汽车电池市场】
8 月 1 日消息,日本电子巨头松下公司周一宣布,将清算其生产液晶显示屏(LCD)的子公司,加速其向电动汽车(EV)电池制造的转型。

松下液晶显示屏公司位于大阪附近的姬路市,主要为汽车和工业应用提供 LCD。其工厂将由母公司直接控制,松下计划将其改造为 EV 电池的生产基地。

通过解散该子公司,松下将免除其欠另一子公司的 5800 亿日元的债务,从而减少了 1213 亿日元(当前约 61.01 亿元人民币)的所得税负担。由于该笔贷款已经设立了损失准备金,因此不会影响松下的盈利能力。相反,该公司将截至 2024 年 3 月的财年净利润预测上调至 4600 亿日元,同比增长 73%。这一新预测比之前的预测高出 1100 亿日元,创历史新高。松下对销售额和营业收入的预测则保持不变。

松下从 2006 年开始生产 LCD 面板,姬路工厂于 2010 年开始为电视机生产面板。但随着与韩国和中国制造商的价格竞争加剧,其盈利能力下降。该公司将生产集中在姬路,并专注于汽车和工业用显示屏,但在 2019 年决定关闭工厂,并将其 LCD 业务缩减到仅销售库存产品。由于平板显示业务的低迷,松下在 2011 财年和 2012 财年出现亏损,被视为过度投资的象征。EV 电池是一个增长领域,但也是一个投资竞争激烈的领域,需要面对来自中国和韩国公司的挑战。

星标的内容=你在乎的内容,根据微信公众号推荐原则,没有在IMU艾默优公众号主页【设为星标】,将无法及时获得传感器行业最新资讯!声明:本文内容系作者个人观点,不代表IMU艾默优观点或立场。更多观点,欢迎大家留言评论。
如有投稿爆料采访需求,请发邮箱:imu@vip.imucn.com。推荐阅读:

分享收藏点赞在看

Scroll to Top