智能穿戴传感器

目前的可穿戴传感器，已经可以实现在日常条件下跟踪佩戴者的运动和生命体征，例如步数、血压、血氧和心率，并且也已逐渐发展出以非侵入性方式对佩戴者的生物流体（如汗液、唾液、眼泪和尿液）进行原位化学传感（in situ chemical sensing）的技术。但是，传统的可穿戴传感器通常无法在一次测量中同时区分不同的化学物质。如果想要设计成可用于测量多种化学物质，则需要更大的尺寸和非常昂贵的成本。能够检测多种化学分子和生物标志物对及时、准确和全面了解佩戴者复杂的生理和病理状况至关重要。为此，东京大学的研究团队开发出一种基于表面增强拉曼光谱(SERS，Surface-Enhanced Raman Spectroscopy)技术的新型可穿戴超薄传感器。该研究成果发表在6月22日的Advanced Optical Materials杂志，题为“高度可扩展、可穿戴的表面增强拉曼光谱”（Highly Scalable, Wearable Surface-Enhanced Raman Spectroscopy）。拉曼技术对可穿戴生物监测具有重要意义，因为它们拥有无需分子标记即可进行灵敏和多路化学分析的能力。困难在于，生物系统的固有的拉曼信号较为微弱，需要将目标分子结合到合适的底物上，以放大拉曼响应。研究团队选择了黄金作为基底。金是一种已知可有效用作SERS基底的材料，多个研究项目已经研究了在实际SERS平台中使用金属的不同方法。研究团队的灵感来自于制造镀金聚乙烯醇 (PVA) 纳米纤维的最新进展，该纳米纤维用于可长时间佩戴在人体皮肤上的电子传感器。团队成员 Limei Liu 解释，“这些 PVA 装置由涂有金的超细线纺制而成，因此可以毫无问题地附着在皮肤上，因为金不会以任何方式与皮肤发生反应或刺激皮肤。”这种可穿戴传感器由纳米网格状的PVA纤维制成，在纤维上覆盖150纳米的金层，将涂覆的纤维纳米网附着到目标表面（例如人体皮肤），然后用水将 PVA 溶解掉，只留下完整的金纳米网在目标表面。纳米线的尖锐边缘作为局部SERS效应的“热点”（hot spot），研究人员通过减小纳米线的直径来优化单位体积中的热点数量，同时保持足够的机械强度以实现耐磨性。在概念验证试验中，志愿者佩戴该贴片，并暴露在不同的化学物质中，然后用商用785纳米拉曼光谱仪进行检测。实验证明，该系统能够检测尿素和抗坏血酸等生物分子，并识别水中的微塑料污染。还可以检测到常见的滥用药物，以及应用于执法。该系统目前需要外部光源和光谱仪配合使用，但研究人员未来将把半导体纳米激光器和纳米光谱仪通过直接键合的方式，集成到可穿戴式SERS传感器中。助理教授Tinghui Xiao表示：“目前，我们的传感器需要进行微调以检测特定物质，我们希望在未来进一步提高灵敏度和特异性。有了这个，我们认为像血糖监测这样的应用是可能的，非常适合糖尿病患者，甚至可以用于病毒检测。”

人们对电子设备的便携性、多功能性和集成性的期待推动了可穿戴电子设备的快速发展。最近，摩擦电纳米发电机(TENGs)在能力收集、人机交互、医疗监测和自供电传感等方面引起了关注。遗憾的是，这类交互设备多由分隔的传感器和显示单元组成，因而总是需要一些笨重的设备或有线连接来将输出信号转换为人类易读出的形式。色彩提供了简单的传输信息的方法，其可调的颜色属性有望与传感器集成，为交互式信号的可视化开辟了新途径。金属卤化物钙钛矿具有特殊的光物理性质，为未来的可穿戴电子产品提供了新机会。然而，构建自供能、应变传感和显示等多功能特性一体化的光致发光传感系统是巨大的挑战。中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所轻量化实验室研究员李清文与项目研究员张其冲等，提出了高效窄光致发光金属卤化物固体的水合成策略，进一步将其应用于自供电的可穿戴式光致发光传感器。科研人员利用这一策略，仅使用水作为溶剂便制备了盐壳金属卤化物固体(具有高效和狭窄的绿色排放，PLQY为87.3%)。其中，KBr盐提供了一个富溴的环境来钝化钙钛矿的表面缺陷，且作为基质来提高其稳定性。该绿色环保的制备策略可用于制备无色水性油墨和柔性光致发光薄膜。另外，该固态化合物可作为聚乙烯醇(PVA)的填料，用于TENG中的高性能正摩擦材料，所制备的TENG的输出性能是原始TENG的2.3倍。研究进一步构建了电压响应范围为0-100kPa、响应时间为125ms的可穿戴光致发光传感器，以检测人体的各种运动。研究显示，运用简单的水蒸发结晶策略即可制备高发射窄半高峰宽的金属卤化物固体，巧妙地引入溴化钾盐使得难溶于水的溴化铅完全溶解在水中，不仅赋予了材料高量子产率，而且提升了产物光和热稳定性。得益于水蒸发结晶策略，前驱体水溶液可制备成水性墨水，通过与水性聚合物混合可以制备出柔性荧光薄膜，并可以通过喷墨打印技术打印相关的图案。作为概念验证，研究还构建了电压响应范围为0-100kPa，响应时间为125ms的可穿戴光致发光压力传感器，未来有望构建同时具有显示-传感一体化自供电集成器件，检测人体的各种运动。该研究为高发射的金属卤化物固体的合理设计提供了指导，并为扩展其在多功能可穿戴荧光传感器中的应用提供了参考。相关研究成果以Robust Salt-Shelled Metal Halide for Highly Efficient Photoluminescence and Wearable Real-Time Human Motion Perception为题，发表在Nano Energy上。研究工作得到中科院和江苏省青年基金项目的支持。该研究由苏州纳米所、华东理工大学、新加坡南洋理工大学、上海交通大学的科研人员合作完成。图1.固态盐壳金属卤化物的制备图2.固态金属卤化物的稳定性及其柔性应用图3.固态金属卤化物在传感领域的应用

最近，浙江大学生物系统工程与食品科学学院IBE团队刘湘江、应义斌，信息与电子工程学院汪小知和农业与生物技术学院胡仲远，为植物联合发明一款穿戴式“电子皮肤”。时至今日，通过穿戴电子设备监测心率、脉搏等，已经成为健康管理的重要一环。　　这种植物可穿戴茎流传感器，通过将柔性穿戴电子技术应用到植物体表，成功在自然生长状态下，首次持续监测草本植物体内水分的动态传输和分配过程。同时，科研人员还发现植物果实生长与光合作用不同步的现象，这不仅改变人们长期以来对植物生长发育过程的基本认识，更将为作物高产育种及栽培技术研发提供新的思路。　　这项研究，近日刊发在《先进科学》上。　　柔性传感器实现植物生理监测　　众所周知，血液是维持人体生命活动的重要物质，通过血液循环能够把人体所需要的各种营养物质，运输到各个组织和器官。　　植物也有类似也“血液”的物质，被称为茎流，是植物在蒸腾作用、渗透势等内外部压力下茎秆中产生的上升液流。茎流也是植物水分、养分、信号分子运输的载体。因此，实现对茎流的长期实时监测就能够探究植物生长过程水养分分配、信号传导以及植物对环境的响应机制等奥秘。　　然而，现有的茎流检测方法多为大型侵入式探测器，在测量时会对植物造成物理伤害，而且仪器体积大限制了它们在草本植物上的应用。很长一段时间内，科学界没有一种方法可以在自然生长状态下长期监测植物茎流。　　为了解决这一难题，来自浙江大学的智能生物产业装备创新团队(IBE)、智能传感与微纳集成团队、蔬菜种质创新与分子设计育种团队开展了跨学科交叉研究，针对植物茎秆特殊的生理特性，利用芯片级的微纳加工工艺，制备了一种植物可穿戴式茎流传感器。　　这款传感器薄如蚕翼，厚度仅0.01毫米，重0.24克，如同“纹身”一样，能贴附在植物茎秆表面进行茎流监测。　　另一个工程难题是避免传感器对植物生理产生影响。研究团队通过特殊设计，使得植物正常生长发育所需的阳光、氧气、水和二氧化碳能够自由通过传感器，实现了传感器与植物的长期“和平共处”，最终实现在自然生长状态下长期观察茎流的目的。　　“这项工作为今后研制植物可穿戴传感器提供新的研究范式。”汪小知介绍，未来如何针对特定植物表面结构和生理特性，设计制备可穿戴传感器，如何评估传感器对植物生长和生理的影响，都可以从他们的研究中找到技术路径。　　发现西瓜生长竟在夜晚生长　　工欲善其事必先利其器，有了这么好的检测“传感器”，科研团队开展了一系列丰富的研究。　　浙大科研人员在西瓜茎干上几个关键位点部署了茎流传感器，长期无损的观察了水分在西瓜叶片、果实、茎秆等不同器官上的动态分配情况。通过对茎流数据的分析，研究团队首次发现了西瓜果实生长与光合作用不同步的现象。　　西瓜果实绝大部份是水(95%左右)，然而径流传感器测量发现：在白天只有极少部分水被运输入果实用于生长(5%)，绝大部份水被叶片蒸腾作用消耗掉 但是到了夜间，几乎所有的水分都被运输到果实，绝对茎流量相对日间增加了10倍。　　“白天积累的光合产物导致的渗透势差应该是夜晚径流激增的主要原因。同时，夜晚没有蒸腾作用消耗水分，促使大量径流输入到西瓜果实，从而实现了果实的重量增加与体积膨大” 胡仲远表示，这一发现也间接证明西瓜果实生长主要在夜间。　　这一发现改写了对于植物果实生长的传统认识。教科书中一般认为，植物生物量积累主要靠光合作用，而夜间以消耗生物量的呼吸作用为主。　　这个反常识性的发现不仅具有重要的科学价值，同时具有良好的应用前景。浙大科研团队表示，水是珍贵的农业资源，基于茎流对西瓜等耐旱作物体内水分运输和抗旱机理的解析，将为全球干旱地区的农业生产、节水灌溉、抗旱作物选育提供了新理论依据和技术支持。　　该研究受到国家自然科学基金、国家重点研发计划、浙江省重点研发计划的支持。

近期，中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所研究员蒋长龙团队在可穿戴水凝胶贴片及体液中尿素视觉监测方面取得进展，通过在三维多孔聚丙烯酰胺(PAM)水凝胶中嵌入上转换光学探针，设计制备了一种可穿戴传感贴片，并将该贴片与智能手机的颜色识别器结合，实现了对尿素的现场快速定量分析。相关研究成果发表在Analytical Chemistry上。 　　尿素是人体含氮物质最终代谢的主要产物，会通过汗液、尿液、唾液和血液排出，其在临床诊断中被认为是肾功能的重要指标，因此有效检测尿素水平对于疾病的研究和早期诊断至关重要。可穿戴传感器由于可以直接佩戴在人体皮肤上且具有非侵入性的特性受到广泛关注，三维网络状结构的水凝胶具有良好的柔韧性、拉伸性和生物相容性，这些特性使其成为可穿戴传感器的理想材料，然而目前报道的大多数荧光水凝胶都是由短波长激发的，在检测生物样品时容易受到自发荧光和背景荧光的干扰。上转换纳米粒子(UCNPs)与传统的荧光材料相比，能消除生物样品的自荧光和背景干扰，提高检测灵敏度。因此，利用UCNPs设计可穿戴传感器是检测人类生物标志物的有效策略。 　　鉴于此，研究团队设计了一种基于上转换光学探针的聚丙烯酰胺水凝胶传感器。探针由UCNPs和对二甲氨基肉桂醛(p-DMAC)组成，基于内滤效应(IFE)，尿素与p-DMAC反应产生的红色产物猝灭UCNPs的绿色荧光，使上转换荧光从黄色转变为红色，实现尿素的荧光检测。在此基础上该研究结合PAM水凝胶制作了柔性可穿戴传感器，并利用3D打印技术构建便携式传感平台。 　　研究团队设计的上转换荧光探针和水凝胶传感器的检测限(LOD)分别为1.4μM和30μM。水凝胶传感贴片为检测体液中的生物标志物提供了便利和准确的传感策略，在疾病预警和临床诊断设备上具有应用潜力。图(a)设计可穿戴水凝胶传感贴片；(b)汗液中尿素的传感和水凝胶的SEM图像；(c)水凝胶传感贴片在980 nm激发光和日光下对尿素的响应；(d)便携式尿素检测传感平台；(e) G/R比值与尿素浓度在0-40 mM范围内的线性关系。

p 　　人体汗液中富含大量潜在的与健康和疾病相关的标志物，相比较常规的血液和尿液检测，其具有非侵入(Non-invasive)和实时连续监测等优势，因此可穿戴汗液传感器的研究成为可穿戴健康电子设备领域发展的重点之一。微型化、集成化的全固态离子选择性电极和全固态参比电极，是检测汗液中电解质离子浓度的核心传感技术。然而，现有的大部分固态离子传感器多采用导电聚合物作为离子/电子的传导层材料，存在稳定性差、干扰因素多、使用寿命短等缺点，限制了其在可穿戴汗液检测领域的应用。 /p p 　　中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所张珽研究团队前期研发了可用于皮肤水分检测的柔性可穿戴离子型湿度传感器(Advanced Science, 2017, 1600404,1-7, Back Cover)。进而，针对微型化全固态离子传感器和全固态参比电极稳定性等关键科学技术问题，研究团队结合MEMS微纳加工技术设计制备了具有微孔阵列为模板的电极芯片，采用一步电沉积法制备了大比表面积且可调控的三维金纳米结构离子/电子传导阵列电极，相比较基于碳纳米管、石墨烯、多孔碳等材料的离子/电子传导层，其具有制备简单，重复性好等优势。通过该电极芯片构建的全固态离子选择性电极具有稳定的电位响应灵敏度(56.58 ± 1.02mV/decade)、快速的响应时间(& lt 10s)和宽线性范围(10-6～10-1mol/L)，传感器的电位漂移和水层干扰影响减小。通过优化参比电极聚合物膜和盐的组分，在传感器芯片上集成了基于聚合物/氯化钾的全固态参比电极，获得的微型化参比电极芯片具有平衡时间短，对不同种类和不同离子强度电解质干扰响应小，对光不敏感，在pH3～10范围内响应稳定，具有长期稳定性等优势。同时，研究团队创新性地设计了具有汗液采集、转运和排出结构的可穿戴“导汗带”汗液传感设备，将传感器芯片与汗液导汗带集成封装，可舒适便捷地佩戴与人体额头区域，可对人体运动过程中电解质离子进行实时连续地分析监测，对人们健身运动过程中脱水情况的监测，尤其是对运动员、抢险急救人员、军人在执行高强度任务过程中的生理健康状况具有预警和指导意义。相关研究成果发表在Analytical Chemistry上。 /p p 　　该工作得到了国家自然科学基金、江苏省杰出青年基金和中国博士后科学基金资助项目等的资助。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/a3540c68-c53b-4d5a-adbc-c9bcb6f769d5.jpg" title=" W020170927538680564180.jpg" / /p p 　　图1.(A)电沉积制备不同比表面积的三维金纳米结构固体接触传导阵列电极 (B)全固态离子选择性阵列电极构建的结构示意图。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/ddaec8b7-2e9f-437b-a335-33e17dfa67e2.jpg" title=" W020170927538758629536.jpg" / /p p 　　图2.(A)、(B)和(C)为可穿戴“导汗带”汗液传感器设备的照片和示意图 (D)汗液传感器芯片在穿戴前和穿戴后对不同浓度标准Na+溶液的校准曲线 (E)为汗液传感器在人体上运动过程中实时连续监测汗液中Na+浓度变化的曲线图。 /p

近日，中国科学院近代物理研究所材料研究中心报道了基于核径迹技术的可穿戴柔性多孔汗液传感器。近期，相关研究成果以Wearable and Flexible Nanoporous Surface-Enhanced Raman Scattering Substrates for Sweat Enrichment and Analysis为题，发表在《美国化学学会应用纳米材料》（ACS Applied Nano Materials）上。  监测人体物理和化学信号，对疾病预防特别是慢性疾病至关重要。然而，对人体进行高效、连续、实时和无创检测目前仍是挑战。汗液携带的物质与人体的生理状态密切相关，因此对这些生物标记物实现准确、实时检测和分析的重要途径是开发无创、可穿戴式汗液传感器。　 科研人员借助兰州重离子研究装置（HIRFL），通过在离子径迹蚀刻聚碳酸酯（PC）膜上原位合成金纳米星（AuNSs），制备了一种可穿戴纳米多孔柔性SERS基底用于汗液富集和分析。由于基底具有纳米多孔结构，能够有效地快速收集分析物，在10-4到10-13M的分析物浓度范围内表现出良好的信号重现性和均匀性，并可从收集的汗液中给出乳酸和尿酸等物质信息的变化。 与其他柔性光学汗液传感器相比，该汗液传感器结合了灵活性、纳米多孔性和等离子体效应的特点，并具备长期稳定性和良好的机械性能，且可重复利用以降低使用成本。这一新型可穿戴基底将为汗液传感技术开辟新途径，有望在未来个人健康实时监测中发挥重要作用。研究工作得到国家自然科学基金的支持。  可穿戴汗液传感器示意图及人体真实汗液测试（图/桂小钰）

汗液中包含了很多人体健康信息，利用可穿戴式汗液传感器可以从中收集各种生理数据用于监测人体健康。金属有机框架(MOFs)作为传感器一种新型的电子活性材料，将MOFs直接集成到柔性电子装置中用于可穿戴汗液传感仍然具有挑战性。 　　近期，中国科学院福建物质结构研究所联合南洋理工大学的科研团队实现了将MOFs直接集成到柔性电子装置中用于可穿戴汗液传感的研究。研究成果发表在《Advanced Materials》期刊，论文的标题为“Wet-adhesive On-skin Sensors Based on Metal-Organic Frameworks for Wireless Monitoring Metabolite in Sweat”。 　　该研究通过将cMOF Ni3HHTP2-层状薄膜电极集成到柔韧透气的纳米纤维素基底上，提出一种湿粘式表皮汗液传感器。该传感器可以自适应地粘附在人体皮肤上，利用固有的导电性、高度多孔的结构和活跃的催化特性，选择性地准确检测汗液中的维生素C和尿酸等代谢物。该研究证明，Ni3HHTP2传感器的检测结果与高效液相色谱法(HPLC)的检测结果相同，在实际应用中具有可靠性。同时，该研究提出了一种无线表皮营养跟踪系统，用于监测日常活动过程中汗液中维生素C的动态变化，对于常规监测人体营养状况，避免营养不良的不良反应具有重要意义。 　　这项研究为将多功能MOFs集成到柔性电子器件中，实现高性能无创生物传感应用提供了新思路，有助于基于多功能MOFs的柔性电子装置在个性化医疗监测方面的发展。

随着人们生活品质的不断提高，大家都开始关心自己的健康问题，于是便有越来越多的人热衷于健身及运动。为了让自己运动得更“专业”，除了高价聘用私教之外，功能各异的高科技智能服饰也逐渐获得人们青睐。无可否认，这是一个“拼技术”的年代，科技的日新月异能够令智能产品的功能变得更完善及专业。此外，高科技除了会改变人们原有的生活和运动模式之外，是否存在一定“弊端”，也是人们所顾及的方面之一。　　智能服饰　　让运动事半功倍　　现有许多可穿戴设备都能做到在运动时收集相关数据，此外还能不断地根据你锻炼的类型和强度，调整对肌肉的刺激力度，模拟大脑给出的信号以锻炼肌肉。为了用更短的时间达到更好的健身效果，研究者们脑洞大开，纷纷依据各种不同科学原理设计出“高智商”的运动服饰。　　比如最近由德国研制的“高效”智能运动服，特别之处在于内置电极，据称可以通过刺激肌肉以增强锻炼效果——只要穿上这款运动服，20分钟的锻炼效果就可媲美穿平常的运动服锻炼3小时。缩短运动时间却能达到更好的健身效果，对于懒虫而言无疑是福音。除了能够“刺激肌肉”，智能运动服还能“追踪肌肉”。由加拿大所研制的智能运动服，内置EMG运动传感器，能够感应和追踪到肌肉纤维内部的活动，并通过应用程序告诉用户各个部分肌肉的运动状态。另一方面，可提供教练般的反馈，是智能服饰存在的意义之一。近日印度研制的一款智能运动服，由压缩上衣和裤子组成。研究人员将119轴加速度计、心率传感器和温度传感器全部连接至一个动力组件，并嵌入至运动服内。贴心的是，应用程序会为用户提供专业的及时反馈，这意味着如果运动者的生物动力学、形式或姿势不正确，它会在第一时间发出通知，这点非常适合瑜伽爱好者的需求。除此之外，这款智能运动服还能在训练过程中帮助你保持最佳的心脏速率，或者在身体处于过热危险时提醒你停下来休息，十足“教练”般认真负责。　　无论是可以检测各种体能数据的智能T恤衫、能够精确测算步数的智能袜子，还是能够检测到潜在危及生命情形（比如缺氧）的智能头部装备，不难发现，大多智能服饰都配置了可以捕捉身体动作的传感器——能够及时提供反馈，告诉你如何才能运动得更加专业。智能服饰设计者的目标，就是为了让你不需要进入虚拟世界，也可以像你最爱的运动员那样运动。　　健康咨询：　　不盲目膜拜 “适度使用”是关键　　科技发展对于人类而言，好处是显而易见的，然而存在的健康隐患却不容易被发现。比如说，高科技的智能穿戴设备，大多会利用传感器技术在运动时收集相关数据，因此会涉及数据的传送和接收。科技在为人类服务的同时，是否发过来也存在一定“危害”？　　中山大学孙逸仙纪念医院神经科主任医师刘军教授告诉记者，脑电图主要利用仪器检测脑部自发的生物电位，一般容易受到被检查者情绪、睡眠觉醒状态、外界磁场等干扰。如果超过一定限度的外界信号，会给人体甚至大脑产生一定影响，然而轻微的干扰（如正常使用手机等电子产品）不超过人体的承受范围，人体通过精密的自我调节应该不会受到不良影响。“自世界上第一部商业化手机于1973年面世以来，不过数十年时间，普及的时间则更短，对于人体健康的影响如何，仍需更长时间的观察、随访研究。”他认为，科技的发展是一把双刃剑，既带来福利也带来弊端。而随着科技的发展，人们会努力让福利更大化，弊端最小化。对于如今的手机、WiFi等新技术带来的便利很多，我们既不能顶礼膜拜，也不能谈虎色变、杯弓蛇影，更理智的做法是适度使用，趋利避害。　　如今高科技产品日新月异，许多以前只出现在电影中的智能服装也成为现实。“人体是目前世界上最精密的‘仪器’，任何人工产品都无法与之媲美，通过传感器、智能服装自动调节人体的生物学功能，还为时尚早。”在黄翰教授看来，日常生活中已经充斥着手机、电脑、平板等电子产品，运动时如果能够返璞归真、亲近自然，才能充分感受机体的美妙，尽情享受运动的乐趣。　　专家声音　　技术剖析：　　智能穿戴科技：　　由航天领域逐步渗入民用　　智能服装属于一种身体内外部信息的采集和反馈系统，同时具有感知和反应双重功能的服装。它不仅能感知身体外部环境或内部状态的变化，而且通过反馈机制，能实时地对这种变化作出反应，从而使服装变得有了智能的“感觉”。　　华南理工大学软件学院智能算法与智能软件实验室主任黄翰教授告诉记者，最初，“智能服饰”主要应用在航空、航天及国防军工等特殊领域，随着传感器、无线通讯网络和微型芯片等技术的进步，智能穿戴技术渗入民用，逐步演变为目前的“智能服饰”。就黄翰教授认为，智能服饰的目的在于为人们日常生活提供便利。“这些服装可以简化我们与数字世界的联接，又不影响正常的人际交流，智能服装可以让人更多地与外界沟通，而不是盯着手机屏幕。”他说。　　黄翰教授告诉记者，未来智能服饰的发展方向将由功能单一向多功能转换。随着电子技术的迅猛发展，智能服装逐渐趋于多功能化。“例如，同时具备生理数据采集、环境数据采集、卫星定位及交友娱乐等功能，并使用多样化的传感器和运行器件集成，提高精确度和稳定性，在不影响穿衣舒适度的前提下使其与服装融为一体。”他说，“其次要确保对人体无害，且具有抗辐射和防雷防电的功能。”而传感器和电子元件应的柔软性，以及面料本身的可水洗性，同样也成为智能服饰能否能够“飞入寻常百姓家”的关键。　　“传感器技术”还有待提升　　关于智能服饰，大家最熟悉的莫过于功能性相对比较成熟的“传感器技术”。面前市面上的可穿戴设备，大部分都不支持添置传感器。但模块化设计可穿戴设备是其发展的趋势。　　“运动装备是目前可穿戴设备产品比较集中的领域，智能手环通过加速度传感器估算用户走的步数，智能跑鞋中通常采用压力传感器采集用户双脚落地的压力数据，由此分析用户的跑步数据。”黄翰表示，“相对于传统传感器的工业应用，智能服饰更需要新型符合服饰舒适美观要求的传感器。”　　就目前而言，传感网络仍面临着通信能力有限、电源能量有限、计算能力有限等诸多挑战，传感器网络具有很强的动态性，因此必须具有可重构和自调整性。“因其感知数据采集环境复杂，数据实时性强、数据量大，我们需要研究稳定高效的数据流采集、管理、查询、分析和挖掘方法。”　　据介绍，传感器在智能穿戴设备中仅仅担任数据采集的角色，最终设备是否能准确输出我们关心的信息，这中间还涉及复杂的信号处理过程，由于可穿戴设备有限的计算能力，限制了许多前沿的人工智能技术应用，因此其准确性还有待提升。“例如，运动手环很可能将手的摆动误认为一定是走路或者跑步。”黄翰这样说道。

美国南加州大学工程学院研究人员受折纸启发创造出一种新的传感器，这些传感器有朝一日可用于检测器官微小变形从而预测疾病，也可用于可穿戴设备和柔性机器人。论文发表在最新一期《科学进展》上。新型传感器。图片来源：南加州大学工程学院赵航波研究小组该论文通讯作者、南加州大学航空航天、机械工程和生物医学工程助理教授赵航波指出，创建能够显著拉伸、快速响应、即使在测量大的动态变形时也能提供精确读数的传感器，是一个极大挑战。目前的可拉伸应变传感器大多使用橡胶等柔性材料，但经过重复使用后，材料特性可能发生不可逆的变化，从而产生与变形检测相关的不可靠指标。研究人员因此设计了一种新型的传感器结构。受折纸的启发，坚硬的材料被折叠起来，面板的每一侧都有电极。人们可以将该传感器想象成一本颠倒的、打开的书，在封面和封底有两个电极。当电极展开时，电极之间的电场强度就能被捕获，团队开发的模型将该读数转换为捕获变形幅度的测量值。新传感器可拉伸至原始尺寸的3倍，即使重复使用也具有很高的传感精度。此外，传感器响应速度非常快，可在不到22毫秒的时间内检测到非常微小区域（约5平方毫米）的变形，还能检测来自不同方向的应变。研究人员表示，此类传感器可准确测量复杂而大量的变形，也可应用于感知柔性机器人的运动、跟踪人体关节的运动，甚至监测膀胱等器官以确定可能预示疾病的异常情况。总编辑圈点随着柔性可穿戴设备的发展，可拉伸应变传感器的作用也越发重要。通常来说，它测量的是机械形变转换成的电信号，用于人机交互、健康监测等领域。不过，橡胶这种传统的可拉伸应变传感器材料很难经住长期重复使用，影响传感器的准确性。本文的研究者设计了一种折纸式创新结构，配合专用模型，将电场强度转换为变形幅度的测量值。这种新型传感器可以描摹更大幅度更复杂的运动变形，在医疗健康领域具有极大潜力。

p 　　汉威电子周四在全景网互动平台表示，智能穿戴设备是公司一直关注的领域，公司在进行一些智能穿戴设备探索努力。 /p p 　　汉威电子的主营业务为气体传感器、气体检测仪器仪表、气体检测控制系统的研发、生产、销售及自营产品出口。 /p p 　 strong 　相关报道： /strong a title=" " href=" http://www.instrument.com.cn/news/20160219/184320.shtml" target=" _blank" 汉威电子下属子公司及相关人员被起诉 /a /p

可穿戴传感器可以通过非侵入的方式捕捉人体的各种信号并转化为可识别的电信号，从而达到实时监测的目的，在健康管理等领域展现出了重要价值。相比于传统的刚性可穿戴传感器，由导电凝胶等软材料构建的皮肤式可穿戴传感器能与动态皮肤形成紧密的共型结构，提高传感器的传感准确性和稳定性，甚至实现对人体运动状态的实时感知。 　　尽管基于导电凝胶的可穿戴传感器研究已经取得巨大进展，并广泛应用于动作监测、健康管理、表情和声音识别、人机交互等诸多领域，但由于导电凝胶在水环境中存在吸水溶胀、导电组分流失、粘附性能衰退等问题，限制了其在水下探索等领域的应用与发展。近年来，通过对导电凝胶进行耐水性能的设计，研究人员实现了导电凝胶基可穿戴传感器的水下传感领域的应用，促进了该领域的研究快速发展 　　近日，中国科学院宁波材料技术与工程研究所智能高分子材料团队陈涛研究员、肖鹏副研究员和魏俊杰博士基于在耐水导电高分子凝胶的构筑及其水下传感方面的研究基础，在Advanced Materials上发表题为“Water-Resistant Conductive Gels Toward Underwater Wearable Sensing”的综述文章(Adv. Mater. 2023, DOI: 10.1002/adma.202211758)。 　　在该综述中，作者首先对提高导电凝胶耐水性的方法进行了总结，归纳提出了封装设计、疏水网络结构和多重交联作用这三种耐水设计策略，并详细讨论了各种策略的耐水原理、具体设计方法以及存在的优缺点，从而为未来的耐水导电凝胶设计提供指导。随后对用于水下传感领域的耐水导电凝胶的多功能性质进行了介绍。除了水下稳定性之外，探讨了耐水导电凝胶的拉伸性质、水下粘附性质、水下自修复性质、可回收性质和3D打印性等性质对导电凝胶基水下可穿戴传感器的传感性能和制造加工工艺的影响，并重点讨论了这些性质的优化改善方法。此外，对现有耐水导电凝胶在水下传感领域的具体应用方向进行了汇总，着重总结了耐水导电凝胶在水下运动感知、水下健康监测、水下通讯、水环境分析几个方向的研究进展，并分析了耐水导电凝胶在这些应用中存在的不足，为未来的水下传感研究指明了方向。 　　尽管导电凝胶的耐水设计和传下传感研究已经取得了一定的成果，但该领域的发展尚处于起步阶段，仍然存在一些问题和挑战亟需解决。导电凝胶在水环境中的传感性能与陆上性能有着明显差异，相关的水下传感机制和传感模型有待进一步阐明；耐水导电凝胶的水下稳定性和水下传感性能测试还没有标准的方法，亟需建立统一的检测方法进行有效对比和评估；在耐水导电凝胶和水下可穿戴传感器的多功能设计上需要进一步努力，例如实现基于变色功能的可视化感知、基于自清洁功能的抗污能力和基于生物可降解的环境友好等。 　　为了满足耐水导电凝胶基水下可穿戴传感器的实际应用需求，需要进一步发展与水下可穿戴传感器匹配的无线传输技术和自供能技术；如何实现多感知功能和多技术模块在水下凝胶传感系统中的一体化集成，尤其是如何实现“软”凝胶材料与“硬”电子元件的稳定界面结合依然是该领域需要面临的一个重要挑战。 　　该论文得到了国家自然科学基金(51773215)、中国博士后科学基金(2021M690157、2022T150668)、宁波市自然科学基金(2121J206)、国家重点研发计划项目(2022YFC2805204、2022YFC2805202)等项目的支持。耐水导电凝胶的设计策略与水下传感应用 　　(中科院海洋新材料与应用技术重点实验室 魏俊杰)

（资料图片） 　　趣味科学 　　广州日报讯 随着智能高科技的不断发展，可穿戴设备逐渐走进医疗领域，帮助很多患者在家中检测出所患疾病。近日，科学家们研究出一种廉价的智能手机配件，使人15分钟内自检出HIV病毒；不久前，一款新诞生的智能胸罩可以帮助女性轻松检测出乳房是否存在癌变的可能性；同时，未来的隐形眼镜也可以时时监控血糖和血压。 　　文/稻果 　　15分钟检测HIV 　　日前，一款智能配件将手机变成移动化验室。这个小装置由哥伦比亚工程大学的研究人员开发，它能够在15分钟内同时检测梅毒和HIV的两种病毒。更重要的是，它检测时只需要指尖的一滴血，并通过智能手机的电量来运行，这样做节省了额外的电量消耗。 　　这个小而轻的装置由一个包含了一次性测试版的芯片构成，测试版中包含了测试所需的试剂。这些试剂中的化学物质与HIV和梅毒抗体相遇后会发生颜色反应。病人的血与试剂相遇之后，小装置中的光电管就会检测到这一反应，并将结果发送到相关的手机APP上。 　　它的生产费只需34美元，这比传统实验室设备动辄2万美元的费用便宜得多。更重要的是，一次性测试版只需几美元。 　　智能胸罩测乳腺癌 　　日前一款名为iTbra的智能胸罩诞生，它可以帮助女性无需X光即可检测乳房是否存在癌变。这款iTbra内置的温度传感器可以与医生或用户的移动装置进行通讯，使得癌症检测更快更舒服。及早和过迟发现乳腺癌，可能意味着生与死的差别。 　　由于乳房当中肿瘤组织温度高于正常组织，iTbra通过温度传感器就可在日常生活中进行检测。iTbra的最终版本将通过监控组织血流量和温度来判断是否存在癌变组织，iTbra的内部网格将均匀分布有温度传感器。iTbra目前仍处于原型设计阶段，测试之后还要经美国食品与药物监管局批准后才能上市。 　　隐形眼镜监控血糖 　　很多人都认为隐形眼镜纯粹用来让自己变漂亮的。但作为一种医疗工具，智能隐形眼镜在视力矫正之外还拥有巨大的潜力。 　　眼泪的产生是有实际用途的，当中蕴含着种类丰富的化学物质，可以告诉医生你整个身体的健康状况。在诊断和管理糖尿病和心脏病这样的健康问题时，眼泪可以替代血液样本。 　　谷歌和诺华最近达成了一项合作协议，来共同开发可以感应血糖的隐形眼镜。这种隐形眼镜的镜片当内嵌了微型化的血糖传感器，可以让糖尿病人通过眼泪持续监控自己的血糖水平，而无需通过扎手指验血的方式。同时，他们可能会为佩戴者或医生研发一款应用程序，让这些健康信息无线传输至你和你的医生那里。

在春夏秋冬四个季节中，夏季可以说是最适合进行户外运动的季节。不过毒辣的阳光和较高的温度也让进行户外活动的人们随时有着脱水中暑的危险。为了解决这个问题，Sandia National Laboratories近日研制成功了一款手腕式传感器，能告诉人们什么时候该补充水份了。 　　该传感器的背面分布有一系列微型探针，能够在与手腕皮肤接触时轻微刺入皮肤内部来检测细胞间的含水量。当含水量低于预设的警戒值时，该传感器就会发出警告，提醒用户喝水的时间到了。从功能上来看，该传感器在体育和军事领域都有着广阔的应用前景，此外还可以用于医疗行业，比如监测病人的脱水状况。目前Sandia National Laboratories正在努力实现脱水腕式传感器的商业化应用，说不定未来几年内就会出现能够提醒用户喝水的智能手表了。

“智能”是时下一个非常热门的话题，人的感知被各种科技设备延伸，我们可更便捷、快速地了解到环境、饮食、自己身体等各方面的信息。如今，中国的“智”造大门已被推开，核心的“感知力”即是踏入这个门槛的第一步，而智能传感器则可成为智能设备的“神经元”，帮它们完成“感知“的使命。近期，滨松中国官网推出了“滨松智能传感器中心”。在这里可以了解到滨松使用MOEMS技术制作的光IC，利用独特半导体处理技术生产的硅光电二极管、雪崩二极管等适用于智能设备的光电半导体器件，应用可覆盖可穿戴设备、食品快检以及汽车电子等。另外，在中心里集中推出了备受关注的产品类型和具体型号供“智造者”们参考。可穿戴设备可穿戴设备，顾名思义，是可以直接穿戴在人身上或者整合在衣服上的便携式设备。在互联网时代的今天，可穿戴设备不仅是一种硬件设备，更是一个数据输入端口，通过内置在设备中的软件以及数据交互、云端交互技术来实现更加强大的功能，在可预计的未来，可穿戴设备将会对人类的生活模式、感知方式产生很大的影响。滨松光电半导体在智能可穿戴设备中的应用基于MOEMS技术开发出来的一系列的微型半导体探测器，可作为可穿戴设备中核心的感知触手，在血氧、心率、皮肤水分测量以及PM2.5的监测上充分满足探测需求，成为由“硬件+软件+云”构成的智能、精准生活网中重要的一个部分。滨松智能传感器（定制化）在测试皮肤水分的应用食品快检食品安全问题已成为社会焦点，如何准确分析食物的成分、检测出变质食品、分辨劣质食用油等，都是老百姓们越来越关心的话题。拉曼光谱法，红外光谱法等适用于食品、纺织物快检的分析技术成为行业发展的热点，而小型化、民用化的市场需求也初步展现。利用滨松光电半导体可实现的食品检测项目滨松拥有手掌大MEMS-FTIR光谱仪、超小近红外微型光谱仪、MEMS-FPI、紧凑的高灵敏度线阵图像传感器，以及可根据客户需求定制化的InGaAs阵列等各类探测器产品。这一系列超紧凑型、微型、低成本的探测器，让更小、更多的设备实现食品或者纺织物快检功能成为可能，“安全生活、健康生活、智能生活”从此便更能在我们的“掌握”之中。滨松2015年推出的新型MEMS-FPI*模块demo将在8月31日的CIOE国内首展除此之外，滨松的智能传感器还可应用在汽车电子中，在汽车MOST网络、安全可视化、内部环境控制系统、智能辅助系统、人机界面等方面发挥作用。面对这个新开启的世界，滨松非常乐意参与其中，并凭借60余年光电产品研制经验的积淀，为智能设备提供更具品质保障的探测器，而根据具体需求的定制化开发，也为“智造者”开放。滨松智能传感器中心现已经在滨松中国官网上线，敬请登录查看。

在近日召开的谷歌I/O开发者大会上，谷歌发布了健康管理平台Google Fit，并更新了智能手表操作系统Android Wear，引发了人们对于可穿戴设备的新一轮关注。不过，相关专家指出，就目前发展情况而言，可穿戴设备主要是极客们喜欢的小众产品，对大众的吸引力仍显不足。 　　在近日由英国工程技术学会举办的媒体沟通会上，英国工程技术学会会士、同济大学教授刘儿兀指出，可穿戴设备要想从小众到大众，还需要在方便性和实用性方面继续提升，而这两方面特性的提升，则有赖于一系列技术的进步和完善。 　　首先是低功耗技术。由于可穿戴设备需要和人体&ldquo 亲密&rdquo 接触，因此，对低功耗技术提出了新的要求&mdash &mdash 一方面需要降低辐射，另一方面需要避免因频繁充电带来的使用不便。 　　其次，可穿戴计算的发展需要高速、实时的无线连接技术以及语音识别、眼球追踪和骨传导技术。刘儿兀指出，由于可穿戴设备是与人&ldquo 连接&rdquo 在一起的，因此，对用户体验的要求也更高，需要高速、实时的连接。同时，如果可穿戴设备的使用需要用户倾注太多精力，那么其实用性难免会打折扣。因此，需要语音识别等技术的进步，这样用户在使用过程中才会更加自如，避免分心。 　　此外，可穿戴计算的发展还需要更精确的传感技术以及大数据和云计算技术的支撑。刘儿兀指出，在高速连接的情况下，可穿戴设备将获得大量的数据，对于这些数据，我们一方面需要精确性，另一方面，需要有效的方式去组织、梳理和分析，从数据中找出有价值的信息。而这种数据挖掘，则需要云计算提供的强大计算能力和存储能力才能实现。 　　因此，在刘儿兀看来，可穿戴设备的发展，有赖于整条产业链的技术进步，包括传感器和电池，无线个域网和无线体域网、骨传导、大数据和云计算等。 　　对于中国可穿戴设备的发展，刘儿兀指出，虽然中国在局部环节有些薄弱，比如传感器和电池、但总体而言，中国已经形成了可穿戴设备较为完整的产业链。刘儿兀认为，中国的可穿戴设备要想从&ldquo 小众&rdquo 走向&ldquo 大众&rdquo ，应该关注两个方向：医疗健康和文化创意产业。 　　苹果在今年6月举行的全球开发者大会上发布了iOS 8操作系统，其中的健康管理软件&mdash &mdash HealthKit，吸引了众多关注的目光。在刘儿兀看来，苹果此举正是为自己未来的可穿戴设备&mdash &mdash iWatch投石问路。 　　而国内已经面市的可穿戴设备中，也有为数不少的产品与医疗健康相关，如东软熙康推出的熙康腕表以及各种监测睡眠质量和运动数据的智能腕表等。 　　在文化创意领域，党的十八大提出，促进文化和科技融合，发展新型文化业态，提高文化产业规模化、集约化、专业化水平。 　　在刘儿兀看来，可穿戴设备无疑是文化和科技融合的重要切入点，并将开启全新的市场。&ldquo 如互动教育、体育运动、数字阅读等，都具有较大的发展潜力。&rdquo 刘儿兀说。

如果把智能系统比作“人”，那么传感器就是“人”的感觉器官。不同类型的传感器，感知周围环境并把数据传递给系统进行计算，对情况进行实时分析、判断和应对。随着数字化智能化不断深入，各式各样传感器的用武之地大为拓宽，为人类创造美好生活发挥着巨大作用。一部智能手机里有上百个传感器：有用于摄像的CMOS图像传感器，有用于检查环境明暗的环境光传感器，还有用于导航的地磁传感器、陀螺仪，等等。正是基于这些传感器，手机里的各种应用软件才能流畅工作，手机才能成为集工作、生活、娱乐于一体的便携式智能设备，带来人们生活方式的巨大变化。风云卫星上的可见和红外光电传感器，能够不分昼夜地获取大气信息，精准预测天气，甚至在月球上、火星上都有传感器工作，帮助人类探索宇宙奥秘。比人的感官更敏锐、更强大传感器是信息系统的“慧眼”。它就像人类的眼睛、耳朵、皮肤等器官一样，感知周围环境，帮助我们认识多姿多彩的世界。不同之处在于，传感器比人的感官更敏锐、更强大。客观世界所包含的信息多样程度，远远超出我们感官的能力范围。人的眼睛无法观察红外辐射和紫外辐射，耳朵听不见次声波和超声波，对于“不见踪影”却时刻产生影响的磁场也无法感知。这些超出感官范围的信息，传感器都能“感受”到。随着生产力发展，人类越来越需要全方位地感知世界。1821年，科学家利用材料因温差产生电压的原理，研制出世界上第一个传感器——温度传感器。最初，人们直接利用光、热、电、力、磁等物理效应制备各种传感器，这些传感器尺寸大、灵敏度低、使用不方便。上世纪70年代，出现了将敏感元件与信号电路进行一体化设计的集成传感器，如热电偶传感器、霍尔传感器、光敏传感器等。这类传感器由半导体、电介质、磁性材料等固体元件构成，输出模拟信号。上世纪末开始，数字化传感器快速发展，通过“模拟/数字”转换模块，实现数字信号输出。数字化传感器集成智能化处理单元，可以自动采集、处理数据，并能根据环境自动调整工作参数，数码相机中的光敏元件就是其代表产品。总的来说，传感器的工作原理是某些物质的电学特性会随环境因素变化。例如铂在不同温度下电阻率不同，硅在可见光照射下电阻会减小，石英受到压力后表面会产生电荷，等等。利用电阻与温度的对应关系，可以制成温度传感器，进一步给敏感元件添加隔热结构，依据敏感元件温度变化与红外辐射能量之间的关系，可以制成红外传感器。在此基础上，还可以根据目标温度与红外辐射能量之间的关系，制造出非接触测温传感器。人们熟悉的用来测量体温的额温枪就利用了这一原理。借助丰富的物理和化学效应，人们制备出灵敏度比狗鼻子高1000倍、可以“闻到”气体分子的“电子鼻”，以及可以在黑夜中观察物体的红外相机等种类丰富、功能强大的传感器。没有传感器就没有数字化、智能化数字化是对事物属性的量化，并用数字将其表达为抽象结果。借助现代信息技术，人们可以存储、处理、传播各种数字化信息。传感器可以将事物蕴含的各种信息转换成电信号，并利用数模转换电路将电信号用数字表达，是数字化的有效工具。当你拿出手机拍照片或视频时，光敏传感器会将接收的光强度信号转换成电信号，再按一定的规则用数字表达、存储，最终形成手机屏幕上的影像。数字化基于传感器获取信息。数字化系统需要处理的信息量非常庞大，仅靠人工或者传统设备无法获取，凭借传感器则能够实时、高效、精准、快速地获取，于是有了城市大数据、天气大数据、医疗大数据、农业大数据等。利用各类传感器，人们可以召开远程会议、学习网络课程、扫码支付甚至直播带货，由此发展出数字经济业态。数字经济涉及的云计算、物联网、人工智能、5G通信等各类技术，都与传感器息息相关。没有传感器就没有数字化和智能化。传感器是智能化系统的第一关，它的水平决定了智能化系统及其仪器设备的水平。传感器技术已经成为国际上信息高端器件领域的研究前沿，在人工智能、智慧城市、5G通信、航空航天、生命健康等领域均发挥着不可替代的作用。比如一辆汽车会安装压力、温度、位置、声音、光、电等超过100种传感器，由车载电脑进行处理，帮助驾驶员作出判断。对数据的智能化分析降低了驾驶汽车的难度，让汽车变得更安全、更好开。更进一步，无人驾驶汽车通过传感器实时获取道路信息，一旦发现障碍物，便通过智慧分析及时避让。城市中高楼大厦、桥梁、隧道等建筑，也需要通过视频、温度、压力和烟雾等传感器实时监控安全状况，当数据汇总到一起，智能化系统便会及时分析，凝练出少量关键信息供使用者作出决策。甚至在未来，人类的感官也可以借助传感器变得更加强大，构建起智能化系统。智能传感器开拓新应用场景当前，各类传感器都处在进一步提升性能、降低成本，向数字化、智能化、小型化微型化、绿色低碳、可穿戴等方向进化，呈现出蓬勃发展态势。其中，智能传感器、柔性传感器、新原理传感器的研发具有代表性意义，有望塑造新的工作生活方式。发展智能传感器是重要趋势。借助智能传感技术，人们设计制造出具备获取、存储、分析信息功能的各种传感单元及微系统，实现低成本、高精度信息采集。智能传感器广泛应用在机器人、无人驾驶、智能制造、运动定量监测等方面，还可用于开发无创或微创健康监测器件等。近年来流行的动态血糖仪是个很好的例子。糖尿病患者将柔性传感器无痛置入身体，传感器每5分钟测一次血糖值，并传送到手机应用中。患者可以观察血糖曲线变化，及时通过饮食和运动等方法调节血糖，有的患者甚至由此告别了药物和胰岛素治疗。此外，人们还在研发可降解电子器件，让智能传感器更好助力低碳环保生活。发展柔性传感器是另一趋势。许多应用场景要求传感器制备在柔性基质材料上，并具有透明、柔韧、延展、可自由弯曲甚至折叠、便于携带、可穿戴等特点。目前制备柔性传感器的常用传感材料有碳基材料（炭黑、碳纳米管和石墨烯等）、金属纳米材料（金属纳米线、金属纳米颗粒等）、高分子聚合物和蛋白纤维等。例如一种具有可拉伸、抗撕裂和自我修复能力的交联超分子聚合物薄膜电极材料，可用于制造下一代可穿戴和植入式柔性电子器件。将集成多功能的柔性传感器与柔性印制电路结合，可以制成“智能带”，把它穿戴在身体的不同部位，可实时监测与分析生理信息，帮助人们特别是感官退化的群体了解自身健康状况。新原理传感器也在不断出现。在基础研究领域，新的规律陆续被发现，人们正利用这些科学新认知制备传感器。同时，技术进步也对基础研究提出新要求。在生活中，人们希望提高相机的像素、灵敏度、速度等性能参数；在高速实验中，需要可以记录飞秒尺度信息的条纹相机；在量子通信中，需要灵敏度达到单光子的光电探测器；在空天科技中，需要实现对高速运动物体和冷目标的探测，等等。这就要求科学家们进一步探索物理世界，发现新现象新规律，提升传感器性能。随着科技快速发展，新材料新工艺不断投入应用，性能更强、种类更丰富、智能化水平更高的传感器将创造更多工作生活新场景，帮助人们“感受”美好生活。（作者：褚君浩，系中国科学院院士、中国科学院上海技术物理研究所研究员）

前两天的极客公园创新大会上，小米手环的掌门人黄汪做了一个演讲，大意是说手环未来将是一个人体ID，作为虚拟世界对现实世界的识别标志。我们可以看到，他已经不太提人体数据采集、健康大数据应用等等特别热门的想象了，因为这条路现在已经碰壁了。这也是淼叔对2015年可穿戴设备的一个看法，就是依然是泡沫，不会有突破。 　　2014年1月，科通芯城曾经请淼叔去深圳沿着可穿戴设备的产业链走了一遍，因为他家是芯片门户，跟整个产业链关系都特别熟，所以不少老板也说了真心话 去年5月，英途又组织一些互联网企业家和创业者去以色列考察了智能硬件行业，与不少顶尖的技术公司进行了交流探讨。下半年，又几次去深圳与生产设计商在一线交流。 　　通过这些考察，以及平时对产业趋势的观察，以及最为重要的产品试用和意见搜集，淼叔发现，可穿戴设备虽然如火如荼，但目前的现状仍然不尽如人意。而在核心技术与消费观念发生质的变化之前，2015年可以预见的是，可穿戴设备仍然将停留在泡沫和概念的阶段。 　　我们可以先来看看可穿戴设备存在的几大问题。 　　有一个可穿戴设备大家都很熟悉，就是Jawbone up手环。这个产品算是一个流行的可穿戴设备，但它有个外号叫百日咳，很多用户发现它差不多戴3个月之后就坏了。因为它需要插到手机音频口同步数据，频繁插拔之下，硬件再好也受不了。同时手环本身的材质应力设计可能也存在问题，所以很多买了它的人坚持不到3个月。 　　另外一个可穿戴硬件叫fitbit，分几个型号，我分别买过。计数比较准，但充电非常麻烦，一两天一充，充电口设计得还特别不人性化，也不通用。这个硬件出现的时候有个功能是把你一天的运动量分享到社交网络，跟朋友们对比，朋友之间也能互相督促。这个设计本来很别致，但当所有的硬件都有这么个功能后，你的微博、微信朋友圈就没法看了，张三今天跑了五公里，李四爬了20层楼，都是这些信息。这就好像一个大家很熟悉的现象，就是广场舞，大爷大妈聚在一起社交，但有时候它难免扰民。这也说明目前可穿戴硬件还存在问题，除了社交，就没别的卖点、没有别的提高用户黏性的东西了吗?滥用社交，可能最后导致这个设备本身失去人们的信任。 　　还有一些设备，采集了数据不知道干嘛用，或者会有一些特别专业的数据给你看，体脂率啊基础代谢啊，一点解读也没有，用户看着发蒙，不知道你采集这些数据给他们有什么用。这种设备我们叫它自拍狂，自己玩儿得挺HI，别人看就是一神经病。 　　百日咳、广场舞、自拍狂，是可穿戴设备泡沫化的三个具体表现。 　　所以从这个现状来看，可穿戴设备实际上距离大规模的爆发或者成为一个有稳定商业模式的产业，至少有三个门槛要迈过去。 　　第一个门槛，就是用户为什么要穿戴你，这个穿戴动力是什么。 　　手机大家都必须带在身边，胜在一个不可替代性也就是实用性，早期大家要用它互相联络，现在要用它刷各种互联网服务。可穿戴硬件有什么不可替代性吗?没有。绝大多数可穿戴设备测量的无非是心率血压，加上由此推算出的肺活量运动量消耗热量，这些数据可能很重要，但普通人对它没有硬需求。深圳一些厂商也告诉淼叔，现在可穿戴设备的核心技术也就是传感器技术，已经到了瓶颈，只能采集上面那些数据，真的核心数据例如血糖血脂血压，传感器无法在无损(也就是不采血)的情况下测量出来。在传感器技术突破之前，可穿戴设备不可能形成不可替代性。 　　没有不可替代性，另外一个性质也可以让人去佩戴这些硬件，就是时尚性。时尚其实就是脱离实用性，无用之美。这方面的典型成功案例是手表，已经完全没实用性了，还能卖几万几十万一块，就是时尚性。现在生活水平提高很快，用户对自己的穿衣打扮也越来越重视，很多男性都会讲一个搭配。一个外观平庸的手环、手表，用户为什么要戴在手上，跟他原有的衣服服饰冲突?按照未来可穿戴发展的理想模式，可能会是硬件免费或零利润，软件服务收费。但即使你的硬件免费了，没有一个良好的外观，用户也未必愿意戴。所以淼叔说，将来智能手环的前景可能还不如智能手表，毕竟后者还是有个传统可以延续的。 　　科通芯城今年初组织我们去深圳集中参观可穿戴设备工厂，其中有一家从09年就开始生产智能手表。我问他们，这个东西未来的趋势会怎样，他说说实在的我们也不清楚，大家都觉得现在这样不对，但谁也不知道怎样才算对。只能等苹果。苹果的智能手表出来后，以他们家的实力，大家就会比较清楚该怎么做，用户也会得到教育，这个市场才会真正启动。但从苹果手表来看，第一代的前景也够呛。 　　第二个门槛，是即使用户戴上了你的设备，你给他带来什么。我一开始就说了，你给他显示每天走了多少路，过几天它就腻了。采集数据、显示数据是不够的，你得告诉他这个数据代表了什么，有什么用，能分析出什么趋势来。或者说，代表了它的什么成就。以前360这方面做得很好，它不光记录你的开机时间，还要告诉你击败了全国多少小伙伴，制造一个虚荣感和成就感。现在这招当然不灵了，你再说你今天走的路比全国多少人多50%，用户也没啥感觉。这时候需要更专业的分析。 　　现在有的可穿戴设备公司做的就是这样的事，他们在后端聚集了一批医学人才，针对采集到的数据，专业的医学人士来分析，你这个数据代表身体状况如何，跑步这么长距离心率这么高有点偏高，要注意略微减缓运动量 你的基础代谢速度比食物摄入要慢得多，这会造成脂肪积累。所以我们说，至少你的数据要有个分析处理和呈现的过程。 　　但是，这个门槛不是孤立存在的，医生要对你的数据进行分析，也有一些关键数据需要采集和提供，而因为第一点门槛的存在，这些数据目前大部分采集不到。所以第二个门槛的解决也只能是空中楼阁。 　　第三个门槛就是数据孤岛。大家各采集各的，各处理各的。这个作为初期发展的产业可以理解，因为大家都想割据，我采集数据，我自己分析、自己呈现给用户，用户就得依赖我，他不敢轻易把我这个手环拿下来。如果我共享给别人了，那别家做出了更专业的解读，我只赚了硬件一次性的钱，我也不干。 　　但商业利益永远抗不过用户需求。用户需要统一，需要知道他的数据存在哪儿了，需要在不同的界面来查看同一批数据。所以苹果推出了ihealth，谷歌推出了安卓 wear，他们提供了统一的数据接口，让形形色色的可穿戴设备把自己的数据都汇总到他们哪里。这对产业来说是个好事，因为这样可穿戴设备可以专心去把设备做小、做时尚、做准确，后台的事儿交给这些巨头去完成，一些有专门医学资源的公司也可以取出数据来做解读，为用户做服务，这样产业链就会足够细分，每个环节都可以充分发育。 　　但在中国又不是这么回事了，谷歌在中国基本等于不能用，苹果能用，但是人还是比较少，虽然用户平均素质都很高。这样就会有巨大的空档出现，谁来提供可穿戴数据的统一存储、管理和再利用?我们看，以实力论，目前基本上也就TABLES五家，腾讯的云和微信、手Q，阿里巴巴的云，百度的计算能力，雷军小米的设备占有率，360的应用分发和汇聚能力。这五家谁愿意来做这个平台，来把这个平台做好，这将决定中国产业链的发展程度。但这个门槛的解决又要在前两个门槛解决之后。 　　所以说，有这三大门槛在，可穿戴设备在2015年，依然没戏。

近几年，雾霾一直是令人头疼的大问题。随之而来的还有各种各样的产品出现，如&ldquo 防霾作大神器&rdquo 、&ldquo 最新隐形口罩&rdquo 等等。什么才是对抗雾霾最好的武器呢?一个来自重庆的创业团队风小六做了&ldquo 全球首款穿戴式智能空气净化器&rdquo 。 　　雾霾天最好待在室内，因为污染更轻而且可以使用空气净化器。如果必须出门，通常会戴上口罩，要是你能把空气净化器戴出去呢?这款空气净化器就是要实现这个想法。 　　这款产品像一款没有遮住耳朵同时麦克风延长到鼻孔的头戴式耳麦。头部有进风口和净化器，出风口直接对着鼻孔。产品重200g，续航为6小时，官方表示将来希望能达到8-10小时。出风口的风量3m3/h，约为正常人呼吸量的2倍以上。净化的效果很强，可以滤除99.9%的PM2.5和90%的甲醛，出风0颗粒物。 　　除此之外，这款产品还配备了高精度传感器，可以随时随地检测空气质量，数据包括PM2.5、CO2，温湿度和甲醛VOC，通过蓝牙连接手机可以APP上查看实时数据。风小六表示，他们采用的是自主研发的高效、无臭氧的静电除尘技术，可以吸附无限小的粉尘。同时，这款产品无需更换滤芯，只需用清水冲洗。 　　它还有一项智能空气管理功能，放在家里可以根据空气质量自动控制新风机、净化器、空调什么的，自动优化空气质量。 　　 　　一款全新的产品很容易遇到用户接受度问题，就像Google Glass一样，风小六如何让这款头戴式空气净化器更容易为人接受呢?CEO徐宗燕表示，&ldquo 这个问题我们很重视，首先是戴上之后的造型不能太奇葩，尽量减小存在感。考虑到市场上人们对于耳机的接受度，所以我们的这一款产品最终在形式上尽可能的接近头戴的耳机。&rdquo 　　但是这款产品还有一个最大的竞争对手&mdash &mdash 口罩。多数人出门时防霾的工具是PM2.5口罩，它们有效、易用且便宜，那么为什么要弄一款穿戴式空气净化器戴头上呢?徐宗燕是这样认为的： 　　&ldquo 一般的口罩是防霾效果是极为有限的，而对PM2.5有效的口罩普遍会让人感到呼吸困难，舒适性较差，如果更换不及时还会大量滋生细菌、二次污染严重。而且，口罩对于面部的遮盖较多，再美的人戴上口罩也美感全无。我们一直在努力将这款产品尺寸做得更小，但保证充裕的洁净风量，同时把对面部遮挡减小到最小，更重要的是一款售价不高且没有使用成本的产品是用户迫切需要的。&rdquo 　　雷穿戴(leiwear)认为，与PM2.5口罩相比，这款产品在技术、功能各方面都要先进，只要做好用户体验同时定价合理，很容易被市场接受。和所有新产品一样，它需要能够打动用户的痛点，找到用户的痒点。小编曾幻想过一款智能口罩，这款产品虽然和想象中的不一样，但也让人眼前一亮。 　　这款产品预计将在四个月后量产，风小六团队目前正寻求外部融资以支持产品的量产计划。

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因为是互联网企业要做硬件，墨迹天气要做智能硬件的消息从一开始便倍受关注。答案在母亲节揭晓，墨迹推出&ldquo 空气果&rdquo ，集温度、湿度、二氧化碳、PM2.5等数据的检测和提醒于一体，定价999元。还有室外版通过Zigbee与空气果连接。此外，空气果还提供API给智能空调、净化器和加湿器等设备。 　　价格和续航成硬伤 　　如果要寻找与空气果相似的设备，非美国的Birdi莫属。 　　Birdi监测空气中的健康危害元素、污染和紧急情况等，包括烟雾、危险物(一氧化碳)、过敏源(花粉)和空气质量(微粒、温度、湿度、空气新鲜程度)。除了预防紧急情况外，Birdi还可以对空气质量进行评分，并提供改善建议。同时它将开放API给空气净化器等设备。Birdi拥有三大特质：简单、美观和智能。手机App可查看报告、接受警告，在危险情况Birdi App还可直接拨打火警电话。定价119美元，约合740元人民币，它的App将支持中文。 　　墨迹空气果差不多是Birdi的一个子集。但它的定价高达999元，比Birdi以及Nest Protect烟雾探测器的价格还要高出一截，甚至比一些低配空气净化设备还要贵， 360和TCL合推的空气卫士可监测和净化，售价才1000多。定价使空气果的受众少了许多，不少极客型用户表示价格低于500元才考虑尝试。 　　墨迹空气果续航为几天，室外版长一些，两周。这对用户来说依然是不小的挑战。Nest Protect等监测设备的续航则可以达到几年。 　　当然，Birdi所主打的简单、美观和智能也是空气果的优势。它支持语音、手势操作，前卫大气的工业设计更是被所有人盛赞。墨迹天气App已拥有2.7亿用户，软件能力不在话下。 　　做加法，墨迹勇敢的试错 　　空气果定价如此之高，因为成本本身就高。 　　汽车内智能监测设备创业者，西芹科技创始人MJ黄铭杰告诉雷科技，空气监测设备的主要成本在于传感器和工业设计。多一种监测气体便需要增多一类传感器，墨迹空气球支持如此多的空气监测传感器价格不菲。一位不远透露姓名的空气监测硬件创业者告诉雷科技，二氧化碳监测并没那么强烈，传感器却很贵，墨迹支持会大幅提高成本。 　　传感器越多，被整合到一个体积有限的设备难度越大。墨迹空气果将如此多的传感器整合到这么小的设备，还能做到如此漂亮的外观，工业设计强但成本也高了。 　　雷科技作者&ldquo 高晓松他六叔&rdquo 则撰文分析，墨迹空气果价格如此之高很大部分原因在于，墨迹是APP开发商，没有BAT这样的号召力，和硬件模块、ODM、OEM厂商谈判时没有定价的话语权。只有规模化之后，能够控制产业链从才能将价格压低。雷科技补充认为，空气监测设备相对小众，不像手机和电视拥有那么成熟的产业链，在模块化、规模化之后成本可以做到很低。 　　金犁和他的团队这次做了加法。追求功能的多而全，外观的酷和美，在软件智能化上采用了语音、手势等复杂技术。众包空气数据、基于API构建生态链，这些面向未来的模式也有筹划。显然，空气果是墨迹团队一次勇敢的试错，这一个版本的目的并不是铺量，而是面向高端市场和超级发烧用户，之后的版本才会铺量。 　　空气监测器：下一个可穿戴? 　　围绕空气的智能硬件可以被归为三大类： 　　监测器，对空气中的一些气体进行检测并提供实时数据和建议，还可指挥空气净化、加湿器、空调等做出动作，墨迹空气果属于此列。 　　监测器具有不同的使用场景和目的。室内的、室外的、车载的、便携的、专业的。除了PM2.5、温度、湿度、二氧化碳这些常规监测外，甲醛、CO、过敏源、放射物、电磁辐射也是一些设备所支持的。 　　智能监测器通过加载传感器收集空气指标，利用App进行分析和信息服务，通过API控制其他设备做出一些反应。 　　报警器，例如Nest Protect，在空气出现突发情况时可通过声音、光线、远程App提醒、拨打救火电话等方式报警，它们监测的目标是一些危险气体，一氧化碳、烟雾、高温、瓦斯气体等。 　　处理器，可做出一些动作来影响空气的设备。包括净化器、加湿器、抽湿机、恒温系统、智能空调、智能风扇、智能窗户、活性炭净化器。360与TCL合推的T3空气卫士、美的智能空调处于此列。 　　有不少智能硬件横跨几个领域。Birdi即是报警器也是检测器 T3空气卫士即可以做净化也可以做监测 Nest则是集感知、学习、监测和恒温控制于一体。 　　现代人对于健康越来越重视。空气质量糟糕的现状让大家尤其重视空气环境。PM2.5监测App的风靡便可证明。因此空气监测智能硬件受到关注是必然的，接下来会有越来越多的空气监测相关的智能硬件走上众筹网站，与我们见面。 　　独立空气监测或成伪需求 　　智能空气监测设备最大的挑战在于，它是否抓住了人们&ldquo 需求背后的需求&rdquo ，让用户愿意买单。人们关注空气质量隐藏的需求是想让空气变得更好。 　　基于此逻辑，一位不愿意透明姓名的智能瓦斯报警器创业者对雷科技表示，他并不看好独立的空气监测设备。&ldquo 用户知道空气有问题，又能如何?&rdquo 人们的痛点不是不知道空气有多糟糕，而是知道了却难以改变，不论是PM2.5还是新装修房甲醛还是新买轿车。 　　空气报警器和处理器则找准了刚需。报警器是在危险情况下告知用户，用户马上可采取一系列措施来消除危险。而处理器则是可以直接改变空气，让人们生活更舒适、更安全。 　　还有一点对独立监测设备是非常致命的：报警器在做报警的同时，可以顺带把空气监测做了，如Birdi 处理器在改变空气的同时，也可以顺便把空气监测做了，如TCL和360的空气卫士。 　　空气监测器可通过开放API&ldquo 指挥&rdquo 智能窗帘开窗，指挥智能空调和净化器运转起来。不过正如Birdi团队的观点，要实现这一点并不容易。在产品达到一定存量前，品牌五花八门的空调、净化器是不可能来兼容你的。 　　因此，空气监测器很可能会成为下一个可穿戴手环，关注度高，但最终未能解决用户背后的需求，难以为继。可穿戴手环告诉我们运动数据，但并没有让我们苗条健壮，智能手表一旦推出类似功能，用户很可能会选择后者。 　　大数据?在产品没有达到千万级别，大数据是空谈。目前没有几类智能硬件超过百万量级。就算有了海量设备，能够挖掘处理这些数据的是百度、阿里等为数不多的玩家。美的智能空调的数据已交给阿里云智能家居平台，百度Dulife平台则在收集各种健康智能硬件的海量数据，智能空气监测设备最好还是与它们合作。 　　众包天气?一位气象专业的朋友告诉我，如果有基本的气象学常识，就不会认为智能硬件收集到的数据能够帮助到天气预报。天气预报是一门专业度极高的学科，全国早已铺设了大量的气象站和海量专业监测设备，天气预报本身就是典型的大数据应用。 　　还有准确性问题。一位空气监测从业者还告诉雷科技，要准确监测空气指标，需要学习曲线，需要矫正算法，需要高精度传感器，精度越高成本越高。这是墨迹空气果以及其他智能空气监测硬件的挑战。 　　空气是人们关心的事物，围绕它的智能硬件创业必须找到人们的痛点和刚需，找到用户需求背后的需求。只做空气监测的消费型智能硬件难以独立存在，未来墨迹&ldquo 空气果&rdquo 很可能会扩展出一些更加刚需的功能，例如警报器或者处理器。墨迹空气果是互联网玩家进军硬件的先遣部队，它在工业设计、智能交互上取得了初步胜利，这只是它的第一个版本，我们更期待下一个空气果。

p 　　 strong 阿卜杜拉国王科技大学(KAUST-King Abdullah University of Science and Technology)的研究人员开发出一种导电水溶胶，使应变灵敏性、自愈性、和可拉伸性得到前所未有的优化。“我们的材料胜过所有先前报道过的水凝胶，并引入了新的功能，”材料科学与工程教授Husam Alshareef陈述到。 /strong /p p style=" text-align: center " strong img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/de43ded7-3f8b-4d59-8f46-3dc5e0db1eb4.jpg" title=" 导电水凝胶的信号可清晰地分辨不同的面部表情.jpg" / /strong /p p /p p style=" text-align: center " strong 导电水凝胶的信号可清晰地分辨不同的面部表情(图片来源：KAUST) /strong /p p 　　智能材料具有 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 类似皮肤一样的拉伸、感知和弯曲能力，已发现在与人体交互中具有各种各样的应用 /span 。预期发展前景像辅助治疗创伤的可生物降解贴片一样宽广，还可扩展到触摸感应机械设备和可穿戴电子产品。 /p p 　　该材料由一种称为MXene的金属碳化物和含水水溶胶结合而成。 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 除了其超过3400%的拉伸性能外，该材料还可快速回复至其初始状态，并可粘附于不同表面之上，例如皮肤。 /span span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 即使它被切成若干块，它仍可在重新附着后快速复原。 /span /p p 　　 span style=" color: rgb(31, 73, 125) " i “这种材料对拉伸和压缩敏感性的不同是一个突破性的发现，并为水溶胶的感知功能增添了一个新的维度，” /i /span Alshareef实验室的博士后，本研究第一作者Yizhou Zhang陈述道。 /p p 　　这一创新策略在感知皮肤变化并将其转换为电信号的应用中具有极其重要的意义。例如，一层系在使用者前额薄薄的材料可区分各种不同的面部表情，像是皱眉或微笑。这一性能可使严重瘫痪的患者能够控制电子设备和交流。 /p p 　　当该材料薄带被系于喉部时，它们可表现出卓越的将语音转换成电信号的能力。这可使语言障碍者的谈话被清晰地听到。 /p p 　　“我们的材料在各种生物传感和生物医学应用中潜力非凡，”本研究共同作者Kanghyuck Lee陈述道。 /p p 　　更直接和特别有用的医学前景包括具有释药促愈功能的柔性创可贴。除了被贴于皮肤表面，这种覆盖物甚至可用于病变器官内部。研究人员还希望开发一种智能材料，可检测器官形状和体积，并能根据产生的信号改变药物的释放。 /p p 　　一种完美的能力是将医疗传感同治疗整合起来。其他有趣的前景是在机器人领域这一材料可被利用之处，例如，将其用于指触摸式感应机械拓展功能。 /p p 　　它同样可被用于防伪，该材料的复合电子平板被用来高度敏感地检测签名，当它们被书写时。 /p p 　　KAUST的研究者们已提出一长串可进一步研究和开发的潜在应用。 i “ span style=" color: rgb(31, 73, 125) " 其商业化潜力巨大，” /span /i Alshareef总结道。 /p

科技日报北京1月28日电 (记者张梦然)英国《自然》杂志本周公开的一篇论文，介绍了一种新型可穿戴传感器，它可以通过测量汗水中特定分子的水平，来获得一个人生理和健康的实时信息。该传感器能为在户内外长时间从事体育活动的人提供详细的汗液分析。　　人类的汗水分为无机成分与有机成分两类，其中含有丰富的生理和代谢信息，不仅提供了个人身体健康状况的重要指标，这些信息还可能对于疾病诊断、药物滥用检测和运动表现优化等有用。目前，市售的可穿戴传感器能追踪人的身体活动和生命体征，例如心跳，但是无法在分子水平上提供使用者的健康信息。　　此次，美国加州大学伯克利分校阿里贾维和他的研究团队，集成了包括皮肤贴合度、塑料材质传感器和硅基电路，设计出了一个机械柔性、完全集成的无线排汗分析系统，可佩戴在额头和手臂等身体各部位。　　研究表明，该传感器可以同时进行汗液中多个代谢物的测量，包括葡萄糖、乳酸和电解质以及钾和钠离子等，同时还能监测皮肤温度来校准传感器。　　论文作者认为，这个可穿戴电子设备可以通过帮助识别汗水中有用的生物标记物，来促进大规模实时生理和临床研究。　　总编辑圈点　　个体化用药可以通过持续监测个人健康状况的方式实现。但在这一过程中，可穿戴式传感器技术必不可少。人体的汗水是体内的代谢产物，用于实时评估生理状况再好不过。但鉴于汗液分泌的复杂性，传感器在保证测量准确的同时，还需要完整集成的系统，即不再需要外部分析仪。现在有了这样一个设备，无疑为个性化诊断和生理监测功能的完善提供了平台。

近日，大连化物所催化基础国家重点实验室热电材料与器件研究组（525组）姜鹏研究员、陆晓伟副研究员、包信和院士团队开发了柔性、可穿戴长波红外光热电探测器，并将其用于电子皮肤非接触温度感知。仿生触觉是智能机器人感知外部环境刺激的基础。在传统触觉系统中，触觉传感器需要与外部环境物理接触进而获取温度信息，无法在接触前对外部刺激作出预判。因此，发展具有非接触温度感知能力的先进触觉传感技术，将有助于为机器人交互感知领域带来全新的体验。光热电探测器是基于光热、热电两个能量转换过程，可在无需制冷、无需偏置电压、无接触的条件下实现对长波红外辐射（8至14μm）的灵敏探测。本工作中，研究团队在前期光热电探测器工作（Adv. M ater. ，2022；Adv. Mater .，2019；Nat. Commun. ，2019）的基础上，在具有长波红外吸收能力的柔性聚酰亚胺（PI）衬底上构建了Te/CuTe热电异质结，制备出高灵敏度、柔性、可穿戴长波红外光热电探测器。Te/CuTe热电异质结一方面可以提升复合薄膜的热电功率因子，起到降低器件噪音的作用；另一方面可以通过降低其光学反射损耗，并将其光学反射极小值与PI吸收峰对齐，增强光热电耦合，提升器件灵敏度。在非接触式温度感知测试中，当目标温度从零下50°C上升至110°C，所制备的柔性光热电探测器灵敏度均优于商业刚性热电堆，温度分辨能力可达0.05°C。以此为基础，研究团队利用该红外探测器在接近辐射源过程中响应电压的斜率变化，开发了动态温度预警系统，使得软体机械手可对热源进行预先判定。该工作为在仿生触觉系统中引入红外探测技术提供了可行的解决方案，在机器人交互感知、虚拟现实等领域具有重要的应用前景。相关研究成果以“Touchless thermosensation enabled by flexible photothermoelectric detector for temperature prewarning function of electronic skin ”为题，发表在《先进材料》（Advanced Materials）上。上述工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、辽宁省自然科学基金、大连化物所创新基金等项目的资助。（文/图 郭晓晗、陆晓伟）文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202313911

新一代MEMS传感器将为智能手机、消费类智能产品、医疗保健和零售终端在性能和功能方面带来又一次飞跃。 　　MEMS技术是强大的运动、环境等微型传感器的基石，这些传感器为当今的智能手机和可穿戴设备提供了直观的情境感知功能。现在，意法半导体的新一代MEMS技术将传感器性能提升到了新的高度，超越了现有市售产品在输出精度和功耗方面的技术限制。新一代MEMS传感器可以为活动检测、室内导航和精密工业传感等应用提供业界最高的精度。同时，它们还可以保持较低的功耗以延长运行时间。 　　部分MEMS产品具有的额外功能包括意法半导体的机器学习内核(MLC)和静电传感。MLC为以极低功耗运行的边缘应用带来了自适应的机器学习功能。电荷变化(QVAR)感应通道通过智能手表或健身手环中与身体接触或非接触式感应(雷达)来监测静电电荷的变化。带有QVAR的意法半导体MEMS传感器可以增强用户界面控制，以确保无缝交互，或简化湿度和冷凝检测。雷达模式应用包括人员存在检测、活动监控以及人员计数。 　　意法半导体MEMS营销总监Simone Ferri表示：“开创性的新一代产品基于意法半导体在MEMS专业知识和工艺技术方面的广泛投入和历史积累。除了彻底革新传感器的性能，我们还通过可选的静电传感和机器学习来进一步扩展它们的功能。由此提供了为Onlife时代做好准备的新一代MEMS传感器，通过始终存在、始终在线以及始终连接，使智能生活更透明、更顺畅。” 　　此次推出的新一代传感器包括LPS22DF和LPS28DFW(防水)大气压力传感器，其工作电流为1.7 µA，绝对压力精度为0.5 hPa。LPS28DFW具有双满量程功能，能够在水下和水上提供精确的垂直定位。其满量程范围可选择最大1260 hPa或4060 hPa，相当于约30 m深度处的水压。这两款传感器可以提高便携式设备和可穿戴设备(包括运动手表)的高度计和气压计性能。典型的工业应用包括天气监测和精确水深传感等。 　　新款三轴MEMS加速度计LIS2DU12，专门用于构建具有主动抗混叠功能的超低功耗架构。其抗混叠滤波器的电流消耗是市场上较低的。LIS2DU12在100 Hz输出数据速率(ODR)下电流消耗仅3.5 µA，也是第一款带I3C接口的市售MEMS加速度计。所有这些功能都集成在最小的2.0 mm x 2.0 mm x 0.74 mm封装中。这款加速度计非常适用于可穿戴设备、助听器、真无线立体声(TWS)耳机、无线传感器节点以及任何必须进行系统优化的应用。 　　新款6轴iNEMO惯性模块LSM6DSV16X包含QVAR静电传感，以及MLC和有限状态机(FSM)，可增强响应并节省电源，其工作电流可低至12 µA。新的FSM可实现自适应自配置(ASC)，由此，该6轴MEMS器件可以感知情境，并在不唤醒系统的情况下自行重新配置，从而实现显著的额外节能效果。这款产品即将投入量产，已在一种静电雷达应用中进行了演示，用于用户检测以加速唤醒笔记本电脑。 　　新款压力传感器LPS22DF提供2.0 mm x 2.0 mm x 0.73 mm 10-lead LGA封装(eStore有售)，LPS28DFW提供2.8 mm x 2.8 mm x 1.95 mm 7-lead LGA封装(eStore提供免费送样)，这两款产品目前已在量产，可通过分销商采购，售价1.90美元起。LIS2DU12和LSM6DSV16X计划于2022年晚些时候推出。

能即时监测空气质量的可穿戴设备问世 　　通过蓝牙向智能手机发送数据显示环境指标 　　科技日报讯 利用手机硬件和软件，我们可以计算步速、计算卡路里。最近，加拿大一新创公司推出了一款新型可穿戴设备，称为TZOA包围追踪器，可以即时监测人们周围的环境状况，如空气质量、紫外线强度等。 　　公司的合伙创始人劳拉· 莫伊说：&ldquo 我们觉得，人们忽略了我们身体周围正在发生的事&mdash &mdash 阳光、空气质量、其他无法触及但会影响我们健康和状态的事物。&rdquo 　　据物理学家组织网12月14日报道，在设计上，这种配置器可以直接检测环境中的空气污染和紫外线强度，TZOA通过蓝牙向智能手机发送并共享数据，iOS和安卓的App(应用程序)就会显示环境指标，指示空气污染和紫外线对用户的影响。一个带充电器的TZOA包围追踪器约142.56美元，估计明年8月上市。 　　莫伊说，这款可穿戴设备不需直接戴在皮肤上，可以别在登山包、手提包上，甚至靴子外面，它的外观很吸引人。它不仅能监测环境对用户有什么影响，还能显示人群怎样影响了环境，在用户社区生成一张街道级的污染地图。它能生成实时的众源环境数据图。用户被充分授权可以查看并与同一社区的人共享数据，以构建一个环境知识生态系统。主导设计者阿夫辛· 梅辛说，该产品的理念还包括让人们认识到我们呼吸的空气的宝贵。 　　监测器能实时采集用户所在的环境数据，如果某个地方有数百个街道级的监测器在固定地工作，用户只要戴上这一装置，就自动成为这种&ldquo 众源&rdquo 空气质量监测系统的一部分，研究人员特里· 道斯说：&ldquo 从理论上说，只要带着这种设备出现在你的街区的人足够多，就能生成一份足够清晰的地图，为你提供当下环境的空气质量情况。&rdquo 　　该设备有一个光学空气质量传感器，能探测PM2.5(空气中直径小于或等于2.5微米的固体或液体颗粒)和PM10。&ldquo 我们的传感器能计算单个微粒，显示浓度，把PM10和PM2.5区分开，PM10更多是过敏原，而PM2.5对人体健康更有害。TZOA的数据先送入TZOA智能手机App做一定程度的处理，再送入云计算进一步处理。&rdquo 　　用TZOA包围追踪器，你可以检测壁炉燃烧、煮饭、点蜡烛时造成的空气污染。研究人员说：&ldquo 在我们的城市和家庭环境中，清洁和肮脏空气

北京时间1月18日早间消息，加州大学圣迭戈分校的纳米工程师团队开发了一款新的可穿戴计算设备，能帮助糖尿病人以无痛的方式监控自己的血糖水平。 　　这一研究成果已经发表在了《分析化学》期刊上。目前，糖尿病人每天需要多次针刺手指去测量血糖水平，而根据美国疾病控制中心的数据，糖尿病已经影响了美国的2910万人。 　　这款设备中包含小型传感器，而特定形状的电极通过丝网印刷技术被印制在纹身贴纸上。通过在皮肤上施加特定的电压，该设备能够从皮肤中提取体液，而含有特定酶的传感器能够据此测量血糖浓度。 　　研究人员在7名病人身上对此进行了测试。在他们大量饮食后，这一设备获得了与传统针刺法类似的结果。 　　这并不是第一种无痛的血糖传感器。2002年，Cygnus推出过一款获得美国食品药物管理局(FDA)批准的手环GlucoWatch，能实现类似的功能。不过，当时的产品存在明显问题，即无法完全摆脱针刺。用户仍需要通过传统针刺法去校准腕带，而许多人报告了皮肤过敏的问题。 　　加州大学圣迭戈分校可穿戴传感器中心负责人、这份研究报告的作者之一约瑟夫· 王(Joseph Wang)表示，相对于GlucoWatch，这款设备采用较低的电流，因此不会带来不适。 　　他表示，如果希望这款设备能被持续使用，那么还有更多工作需要完成。他的部门仍在继续开发设备，向用户显示血糖读数，并通过蓝牙连接将这一信息实时传送给病人的医生。在对这一概念进行优化之后，产品价格将会更便宜、更易使用。目前，血糖试纸的每张平均价格超过1美元。节约这笔费用，同时使他们不再有疼痛感，这将帮助数千万糖尿病人更愿意接受他们需要的治疗。

据PCWorld网站报道，目前可穿戴设备通常用于追踪锻炼和健身活动，但是，可穿戴设备可以用于为其他可穿戴设备提供电能吗?麻省理工学院的一项新研究将很快使这成为可能。　　一直以来，电能都是制约可穿戴设备和其他移动设备发展的一个因素。但麻省理工学院研究人员本周宣布，他们已经发现了利用幅度很小的弯曲运动发电的方法。　　PCWorld表示，他们的系统利用两层很薄的锂合金片作为电极，然后在两个电极之间夹一层浸泡有液态电解质的多孔聚合物。即使轻微的弯曲，也会在连接在两个电极间的外部电路中产生电压和电流，从而为其他设备供电。只需在一端施加很小的力，就能引起锂合金金属片弯曲，例如，把装置固定在手臂或腿上。　　麻省理工学院研究人员指出，利用轻微运动发电还有其他方法，但它们利用不同原理。大多数方法利用了摩擦起电效应——例如把羊毛和气球相互摩擦，或压电效应。麻省理工学院材料科学和工程教授李举(Ju Li，音译)表示，这些传统方法存在“电阻大、弯曲刚度大、成本高”的缺陷。　　麻省理工学院称，通过利用电化学原理，新技术能利用大量自然运动和活动生成电能，其中包括典型的人类活动，例如走路或锻炼。　　这类设备不仅仅能低成本地批量生产，而且天生很柔韧，这使得它们与可穿戴设备更搭，在外力作用下不容易受损。　　李举表示，测试设备已经证明这一系统非常稳定，在使用1500个周期后仍然能保持其性能。　　PCWorld称，这一技术的其他潜在用途包括生物医学设备，或者应用在道路、桥梁、甚至是键盘中的嵌入式压力传感器。　　麻省理工学院的这一成果当地时间周三发表在《Nature Communications》上。

运动手环和智慧手表不时出现在我们周围人的手腕上，穿戴式设备真的兴起了。刚刚出月子的潮妈Sarah最近托美国一个朋友买了一组连体衣，有意思的是，这个婴儿服上装有传感器，可以检测宝宝的呼吸、体温、身体姿势等。可穿戴，进军婴儿界啦。 　　对于新手爸妈，购物是一项基本工作，包括婴儿床、奶瓶、尿布、婴儿衣服以及很多听过没停过的日用品，哪些要买哪些可以忽略，一大堆的&ldquo 功课&rdquo 要做。比起买东西，更让他们头痛的是照顾婴儿。&ldquo 月子里就苦不堪言，等到三个月产假一过，工作一整天之后真的没精力再去时刻照看孩子，而且有的时候很难判断孩子的需求啊。&rdquo Sarah说。 　　Sarah买的那组神奇的连体衣花了200美元出头。衣服一共三件，白色全棉质地，绿色条纹看起来挺清爽，前襟还有一只可爱的塑料乌龟。乌龟是防水并可拆卸的，秘密就藏在乌龟里面：芯片会将收集来的数据，实时推送智能手机上，让妈妈能随时随地掌握宝宝的情况。 　　&ldquo 听起来不便宜，不过我特意买大一号，可以一直穿到6个月。款式是短袖连体，这段时间刚好适合穿，每天穿都没问题。再说二胎也能用得上，算起来每人每月消费100人民币，还好啦。&rdquo Sarah说，没人会比宝宝妈妈更操心孩子，更睡不安稳，花钱买安心，值了。 　　随着腕带式健康追踪设备越来越多，出现专门针对婴儿的健康追踪器也是情理之中，类似的产品还有婴儿脚环Sproutling、婴儿袜子Meet Owlet，售价在1000多人民币左右。不过，在记者看来，婴儿的状态很多变，如果时刻监控，各种数据轰炸，家长很容易处于紧张状态。其实我们自己，我们的父辈，我们的祖辈，都没使用这种高科技婴儿监测器就长大。再说，如果任何时候都知道自己的婴儿下一秒钟会做什么，那生活的乐趣是不是会少许多呢?

p style=" text-indent: 2em " strong 智能少不了传感器 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 传感器是数据采集的源头，它无处不在。智能最前端所需要的态势感知，基本都是要从传感器开始。无论是智能制造、智慧城市、智慧医疗等，还是智能设备和大数据分析，再庞大的智能系统，都要从传感器的针尖上开始。 /p p style=" text-indent: 2em " 医疗器械界的奇兵——达芬奇手术机器人有四百多个传感器；鼎鼎有名的波士顿机器人大狗，能够自如地翻跳腾跃，则需要1300个传感器。 /p p style=" text-indent: 2em " 日本著名的马桶品牌骊住Lixil，正在推出的智能马桶，马桶盖背面安装了图像传感器，可以自动识别粪便形状，整个马桶通过70多个传感器，自动检测并与云端相连，可以实现慢病大健康管理。而博世公司推出的工厂协作机器人助手APAS，内置了上百个传感器，以便可以迅速感知人的状态。 /p p style=" text-indent: 2em " 这些令人叹为观止的智能产品，其实都是有共性的。 /p p style=" text-indent: 2em " 这个世界的数字化步伐，半步都不能离开小小的传感器。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: center " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 540px height: 277px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202010/uepic/bdfb750d-86ef-4930-b040-13c9f2f48f33.jpg" title=" 1000.jpg" alt=" 1000.jpg" width=" 540" height=" 277" / /p p /p p style=" text-indent: 2em " 图1 传感器的数量 /p p style=" text-indent: 2em " 然而在中国战略性、支撑性的产业版图上，却几乎找不到传感器的位置。当新基建如火如荼建设的时候，传感器——这一至关重要的支撑，却几乎被人忘在脑后。这个画面大概如此，当所有光鲜的客人要步入大厅的时候，脚后跟却都被夹在门外。这种尴尬的局面，迟早是要痛得大声喊出来的。 /p p style=" text-indent: 2em " strong 两栖物种 传感器六大怪 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 广泛使用的传感器，它属于以小搏大的工业门类，是通向其他产业的基础。但传感器也是一个很独特的行业。很多传感器都具有两栖属性：一方面，传感器的核心是芯片，会追随摩尔定律，有着快速进化的大脑；另一方面，它同时也与敏感材料、机械器件在一起，受到机械定理的许多制约。这是种独具特色的产业，使得传感器必须经过细心呵护，才能发展得很好。然而在中国，传感器却成为一个令人惊讶的“六大怪”行业。 /p p style=" text-indent: 2em " 传感器的第一怪：容量不小，而国内头部玩家却很小。2019年中国传感器市场规模达到1700亿元，估计有1700多家企业。除了歌尔、瑞声靠着苹果手机强大的出货量，体量达到百亿级，在声学传感器领域已经占住地盘。而其他领域，如手机、汽车、工控、可穿戴、物联网等，基本上都是国外品牌的市场。在消费电子、安防之外的领域，产值超过1个亿的企业并不多，只有郑州汉威、宝鸡麦克、南京高华等跑在前面，其他国内传感器企业，基本都属于土豆俱乐部。 /p p style=" text-indent: 2em " 传感器的第二怪：种类繁多，但这个市场很隐蔽。国外成型产品及在研种类有3万多种，我国有2万多种。这些数量未必精确，但传感器无疑是一个庞大类别的产品。而这种产品，却很少为业界之外的人所知晓。其实手机、汽车、工业测量、智能装备等都是应用传感器的大户。而这几年风生水起的智能制造、工业互联网，都离不开小小的传感器。当然人工智能也不例外。可以说人工智能跑得再快，脚上穿着还是传感器的鞋。 /p p style=" text-indent: 2em " 传感器的第三怪：民品最怕断供，军工不怕价高。军用传感器已经高度自主化，主要是由于军品采购可以不计成本。而如果要到民用市场来竞争，那是既要拼规模，也要有高性价比。如果功耗小一点，成本小一点，那就可赢者通吃。因此民用市场的突破还很艰难，也无法从军工市场获得支撑。两条隧道，各通一边，没有打通。而民用仪表传感器高度依赖国外。日本横河跟重庆川仪有一家合资公司，生产横河川仪的仪表。日本横河提供的谐振式压力传感器，这是最高精度的压力传感器。国内攻关一直未能攻克。这家合资厂也只能依赖日本的传感器。 /p p style=" text-indent: 2em " 传感器的第四怪：中国制造虽以成本著称，但传感器的成本优势还没有国外明显。中国目前生产大部分都是低端传感器。而我国中高端传感器进口占比达80%，传感器芯片进口更是达90%以上。中国生产成本也很高，收入才几千万，如何舍得投入几千万建生产线？现在很多传感器厂家，还都是单干，手工装配很多。因为产量上不去，有的1个月的产量也就5000只，根本谈不上规模效益。而博世、欧姆龙等早就把工厂设立在中国，成本优势同样巨大。 /p p style=" text-indent: 2em " 而且，美德日品牌企业对中国传感器市场虎视眈眈，对市场份额看得很紧。中国一有进步，就会被国外品牌降价挤压。2010年日本欧姆龙一个开关要接近400元，而现在随着中国品牌的逐渐崛起，现在只需要60元。灵活降价，坚决保卫市场份额，是国外厂商常见的营销手段。这种方法，一直将国产品牌压制在面黄肌瘦线附近，很难翻身。 /p p style=" text-indent: 2em " 传感器的第五怪：市场巨大，融资最难。本来智能制造、人工智能大热，传感器终于应该迎来咸鱼翻身。但是，没有。这是一个投资人不待见的市场。由于国内对这个产业的重要性的认识不足，导致投资界一直处于冷淡期。这跟产品隐蔽，做大做强比较难，是有关系的。而国家对这个产业的“冷处理”的态度，自然也影响了投资基金的判断。 /p p style=" text-indent: 2em " 传感器的第六怪：本是国之重器，奈何落地沦为小萝卜头。传感器作为感知的第一道防线，是人类社会走向智能的关键源头。然而这个行业一直得不到重视。上世纪80年代初，国家科委主持的课题研究中，在讨论信息技术包括哪些技术的过程中，“传感器技术”引起了巨大的分歧。但因为体量太小，最终还是被切掉。这一晃，四十年都过去了，情况几乎没有变化。虽然最近两三年有些鼓励发展传感器的政策陆续出台，但一无力度二无资金，基本也就是草草地走了过场。 /p p style=" text-indent: 2em " 传感器其实就是互联万物的五官，是眼睛，是耳朵，是各种触觉。尽管如此重要，却无人重视。传感器六大怪，本身就是一大怪事。这可真是一根扎心的刺。 /p p style=" text-indent: 2em " strong 惊人的利润 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 在国内，传感器并不容易挣钱。由于芯片不能自主，工艺研发投入巨大，再加上红海竞争激烈，中国传感器的利润一直被压得很低。根据国内40家传感器企业上市公司的财报，将近40%的企业利润率低于5%；而利润为负就有6家。 /p p style=" text-indent: 2em " 都说制造业利润低，传感器看来也是其中的一种。不过，不挣钱，并不是这个行业的真实情况。 /p p style=" text-indent: 2em " 日本基恩士传感器公司，可以说是日本最挣钱的公司。2019年营业额接近360亿人民币，而利润，则达到了惊人的180亿。利润率居然超过50%，而且常年如此。传感器这种在中国几乎无法建树的行业，被日本做成了真正的摇钱树。 /p p style=" text-indent: 2em " 这家以纯设计（Fabless）起家的传感器公司，主要是设计和销售传感器、测量系统、激光刻印机等。从产品开发策略来看，它从来不定制产品，坚持完全“以我为主”的标准化产品研发。这种策略，维持了产品研发的规律性，而定制产品则会有很大的周期不确定性，经常导致企业失去灵活性。为了不断开发新品，基恩士采用了广泛的研发信息源，促使产品的多样化。而从产品系列而言，则采用了深度嵌套的产品组合。既有传感器产品，更有在传感器基础上做好的测量系统，成为测量领域的领头羊。 /p p style=" text-indent: 2em " 国内像海康威视、大华等领头羊，都是走大型工程。虽然也挣钱不少，但其实跟传感器也没有太大关系。即使是以气体传感器起家的郑州汉威，这几年也是重点聚焦在水务、环保等总包工程。传感器事业板块，不过只是这家上市公司的高科技之名而已，从体量而言则基本就是无足轻重。 /p p style=" text-indent: 2em " 传感器主要用在电子产品、工控与测量、设备等几个板块。而传感器的发展，最早是来自工业自动化的推动。但在中国最黯淡的，也就是工控与测量这个分支了。最典型的可以算是上海威尔泰仪表公司了。这家企业以核电为入手点，进入到传感与仪表领域的，属于纯正的工业自动化产品。从上市公司财务报表来看，这家公司上市已经14年，但最近一年收入大约在六千万元。不得不说，经营惨淡。要知道，另外一家巨头公司霍尼韦尔公司，其传感与物联部门在全球的营收将近60亿元。 /p p style=" text-indent: 2em " strong 设计软件没人管 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 工业软件是中国制造的软肋，传感器更是如此。而传感器的设计软件，也是非常隐蔽的匕首。这几年MEMS传感器非常火爆，每个手机中都有几个，如感知加速度的。而一般的汽车至少也有十多个。德国博世、美国博通、荷兰恩智浦等都是业界巨头。中国只在麦克风的MEMS传感器扳回一个角，做得很好。 /p p style=" text-indent: 2em " 然而MEMS传感器的设计，需要两款很专业的CAD软件。一个是 IntelliSuite，这是美国1991年创立的，这也是最早的MEMS专用CAD设计画图软件。 /p p style=" text-indent: 2em " 另外一家ConventorWare也是美国公司。中国很多传感器企业几乎都在用，能占据中国80%的市场。当年在国内承担863计划MEMS研究项目的30个研究小组，全部都使用这种软件。它在MEMS传感器的位置，跟6月份哈工大被断供的Matlab软件在科学计算中的地位，基本一样。而在中国，几乎没有这种软件。不幸的是，这款软件在2017年被泛林LAM收购；而LAM是美国第二大半导体设备制造商。这都是美国政府最容易动刀子的断供之地。 /p p style=" text-indent: 2em " 工业软件，非常的细分了。如果不深入到行业中去，很多软件都是隐藏而不可见。这种处境，倒是跟传感器一模一样。传感器和工业软件，似乎都穿着隐身衣。而正是这些看不见的工业软件，其实暗地封锁着中国制造的诸多命脉。传感器设计软件，就是其中一道令人紧张的暗穴。没有软件，这些传感器很难被设计出来。 /p p style=" text-indent: 2em " strong 几乎全是卡脖子 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 在中国，消费类电子的传感器，由于市场的拉动，近十年已经有了很大的进步。然而在工业级的传感器，卡脖子情况比芯片还厉害。围绕着控制与测量，尤其是仪器仪表传感器，几乎100%进口。 /p p style=" text-indent: 2em " 中国仪表的变送器两大巨头，都是“国外芯”。重庆横河川仪年产归谐振变送器30万台，传感器用的是日本横河的；北京远东罗斯蒙特，每年30万台金属电容变送器，用的是美国罗斯蒙特的传感器。可以说，这两家占据中国70%以上市场的龙头企业，基本就是给日本和美国打工。其他企业情况也一样，苏州恩德斯豪斯E+H一年大约5万台，用的是德国E+H；而国内品牌的龙头企业 ，用的基本都是德国FirstSensor。要命的是，这家公司，在今年3月被美国传感器巨头泰克连接公司所收购 。这对于中国的仪表，实际上非常的凶险。今后是否还能买到德国传感器芯片，存在着极大的不确定性。 /p p style=" text-indent: 2em " 这意味着，石化、医药等流程行业广泛使用的变送器，其中的传感器除了用日本横河和美国罗斯蒙特的芯片，原本用德国的公司的现在也要依赖美国公司了。 /p p style=" text-indent: 2em " 其他行业也基本是类似的状况。根据传感器国家工程研究中心《中国传感器发展蓝皮书》的统计，汽车传感器、高端化学类气体传感器、光纤传感器、环境检测传感器，对国外进口依赖度都是在95%以上。至于海洋传感器，用于移动观测平台的自动浮标、水下滑翔机，以及海上浮标等，则是100%进口。 /p p style=" text-indent: 2em " 国人非常关心的PM2.5值，其测量仪基本都是采用仪表巨头美国热电公司的产品。它内部所使用的微量振荡天平，通过测量滤膜上微小颗粒的质量而引起振荡管的频率变化，来测试空气颗粒物的浓度。以精密测量的传感器作为基础，热电公司的一台PM2.5测量仪，动辄几十万元，甚至上百万元。也只有国家级测量站，才用真正用得起这种仪表。而直到最近，这种技术才被天津大学精仪学院毕业博士所创立的天津同阳公司，基本攻克。这是一种很幸运的进展了。 /p p style=" text-indent: 2em " 传感器的卡脖子方式，与绝大部分其他工业产品都不一样。它就像一个漫山遍野的地雷阵，分散而隐蔽。要逐项对这一类卡脖子短板进行突破，必将是一个漫长的过程。而且要逐个突破，也基本不现实。 /p p style=" text-indent: 2em " strong 历史上的动摇 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 传感器与通信、计算机被称为现代信息技术的三大支柱。但本来处于战略要冲的传感器，在中国的产业位置，基本一直被边缘化。 /p p style=" text-indent: 2em " 这在中国，是有过历史上的动摇。据国内信息化老前辈介绍，上世纪80年代初，一些专家参与了国家科委主持的“信息技术发展政策”课题的研究与起草相关政策。当时第一个要解决的问题是: 信息技术包括哪些技术？计算机、集成电路、通信技术和软件四大技术得到专家们一致的同意。问题出在“传感器技术”，大家意见不一致。 /p p style=" text-indent: 2em " 图2 中国信息技术的构成 /p p style=" text-indent: 2em " 从理论上说，大家都同意，传感器技术是信息技术的一个重要组成部分。如果缺少传感器，信息技术就不完整了，体系上无法自洽。但是，从行业营业额来看，当时的传感器产业太小了，不要说与通信产业这样的大产业比，就是和当时的软件这样的“小产业”比，也不在一个量级上。如果并列在文件中，非常难以落笔。讨论了很长一段时间，最后还是“忍痛割爱”了。 /p p style=" text-indent: 2em " 可以说，信息技术刚刚起步，作为支点之一的传感器，从一开始就被边缘化。这种偏差，意味着中国的信息化，一直就是瘸腿的信息化。而进入数字化时代，工业互联网成为国家战略，这种瘸腿就更加明显。然而，这种历史上的动摇所形成的隐形偏差，历经四十年，越发畸形，而且直到至今，也未能得到纠正。 /p p style=" text-indent: 2em " 现在，应该是回到原点，重塑根基的时候了。 /p p style=" text-indent: 2em " br/ /p p style=" text-indent: 2em " 小记 /p p style=" text-indent: 2em " 芯片卡脖子，举国上下群情激愤，到处都是大投资。但中国的卡脖子，其实是一个系统性工程，不是只出现在某一个节点上。要说卡脖子，中国制造几乎就是长颈鹿的脖子，到处都是卡点。许多不同的卡脖子技术，底层有着更为隐蔽的交错关系。传感器的芯片，并不需要太高的纳米制程，像当前最热的传感器的微机电系统MEMS，它需要的制程甚至可以用微米级完成。以举国之力，狂热的投资，都要去解决华为手机芯片，或者中芯国际的先进制程问题，既不科学，也不理性，更忽视了其他同样重要的产业市场。 /p p style=" text-indent: 2em " 跟芯片卡脖子是卡在明处完全不同，传感器在中国的产业地位，基本就是一个黑户口，无人关注。这才是传感器产业最令人担心的地方。 /p p style=" text-indent: 2em " 中国数字经济已经是庞然大物，目前占GDP的比重约为35%，总量超过30万亿元。传感器正是数字经济的最基本的支点。然而在这座庞大宫殿的入口处，守门的哨兵，却依然在昏睡中。 /p p style=" text-indent: 2em " 这是智能大门的缺失。传感器就像无处不在的小伤口，随时都可能作痛。传感器之殇，中国不可承挡。 /p p br/ /p

p 　　从智能袜子、运动衣服计算消耗已经成为可穿戴人体传感器最新的必备技术，研究人员正在采用用世界上最理想的织物丝绸，开发出一种更灵活、灵敏的新一代多功能设备可以实时监控许多身体功能。 /p p 　　这项技术在美国化学协会(ACS)创办全国会议及博览会上展示，美国化学协会是全球最大的科学协会，此次展会是越过9400演示大范围的科学主题活动。 /p p 　　人体传感器由半导体组成，在人体健康监测领域有巨大潜力。但它还有一些挑战性难题。例如在应变传感器力测量变化时，敏感度不足、可伸缩性不强等。 /p p 　　丝绸是天然材料，比钢灵活比尼龙更强大，可以克服这些问题，且纤维还具有良好的生物相容性和轻量化特点。然而，丝绸不能导电。为解决这一障碍，研究员通过找到一种方法来增加丝绸的电导率，有效地应用于体感设备。 /p p 　　研究人员计划尝试两种不同的策略。在一个方法中，他们把丝绸置于温度在1112° F到5432° F的惰性气体环境中，在此温度丝绸成为充满氮和碳的石墨颗粒，这种状态下是导电的。使用这种方法，这个团队开发了压力传感器、应变传感器和一个可以同时测量温度和压力的双模传感器。 /p p 　　另一种方法中，团队对家蚕喂碳纳米管和石墨烯，通过蚕把这些纳米粒子添加到丝绸。到目前为止，这种技术还没有产生导电纤维，但研究人员继续试验这种方法，并相信它们能使其发挥作用。 /p p 　　研究者热衷于探索如何开发一套由纳米发电机运行组成的基于丝绸的传感器，研究员还建议丝绸传感器用来构造更实用的机器人，可以感知温度、触觉或湿度，甚至可以辨别不同人的声音。 /p