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中山大学:原位成型水凝胶表皮生物电子传感器,可用于健康、运动的无创监测

2022-10-10
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摘要 通过原位形成的水凝胶电极或电子传感器设备(ISF-HE)不管水凝胶界面厚度和皮肤变形如何,都可以与皱纹皮肤保持优异的一致性。

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【中山大学:原位成型水凝胶表皮生物电子传感器,可用于健康、运动的无创监测】

作为人体面积最大的器官,人类皮肤会释放出各种体现人体健康状态的生物化学信号。因此,研发有效地获取这些生物化学信号的表皮传感器对监测人体健康有着十分重大的意义。现阶段,已经有各式各样的生物表皮传感其被相继报道。就可穿戴生物电子传感器而言,需要有柔软和灵活的传感接口,该接口将在高度皱纹和弹性的皮肤上建立高度贴合的界面,以促进皮肤信号的收集和传输。然而,目前设计的生物皮肤传感器的主要困难还在于相对刚性的生物表皮电子传感器与柔软生物表皮之间的实际非完全贴合接触,而这可能会导致关键信号的不良衰减或丢失。此外,在人体运动过程中导致的皮肤变形,而皮肤传感器无法紧密贴合皮肤而导致相对界面滑动,使得传感器对皮肤的信号收集造成严重影响。

为了克服上述挑战,现有主要解决方案是在不规则皮肤表面使用高度粘合的表皮电子元件。传统的胶粘电极虽然可以在复杂的生物皮肤表面上建立宏观的贴合界面,但是由于皮肤表面微米级的皱纹和孔隙等,传感器与皮肤之间仍然存在微米级甚至更大的间隙。一些具有网格或锯齿形微观结构的相对较薄的柔性表皮电子传感器,例如具有纳米级厚度的电子纹身,比传统的胶粘电极具有更好的贴合性和灵活性,因此可以与皮肤微观结构保持完美一致。然而,这种厚度为亚微米级的薄表皮生物电子传感器极难制造,成本也极高。

近期,中山大学周建华团队联合哈佛大学Xingcai Zhang开发出了一种可以紧密贴合皮肤的电子传感器。他们在皱纹皮肤表面原位形成高度水凝胶生物电子传感器,通过近红外(NIR)光应发水凝胶前驱体水溶液的快速热交联。这种复合电子材料具有理想的导电性、可调节的机械和生物粘附性能以及优异的生物相容性。而通过原位形成的水凝胶电极或电子传感器设备(ISF-HE)不管水凝胶界面厚度和皮肤变形如何,都可以与皱纹皮肤保持优异的一致性。

因此,这种原位表皮水凝胶应变传感器具有相对较高的灵敏度,快速响应(<200 ms)和长期耐久性(>500次循环),可以准确监测大规模或微小的人体运动。高度贴合的水凝胶电极 -皮肤界面将表现出超低的界面阻抗,比普通粘性水凝胶电极和商用的银|氯化银电极阻抗低近一个数量级。此外,这种原位表皮水凝胶应变传感器还可以实时收集高质量的表面肌电图(sEMG)信号,信噪比(SNR)水平提高,信号串扰最小化,可以抵抗运动过程中皮肤变形的干扰。此外利用该水凝胶传感器成功实现了运动过程中同时监测人体运动和sEMG信号,用于有效评估运动员的典型射击过程和随后的指导训练。


传感动态

【上海共进微电子携手国创中心成立车用传感器联合实验室】

近日,上海汽车芯谷开园仪式在嘉定工业区举行。开园仪式上,共进股份控股子公司上海共进微电子携手国家智能传感器创新中心(以下简称“国创中心”)成立的“车用传感器系统集成联合实验室”正式揭牌。

对于联合实验室成立后的规划,上海共进微电子相关负责人表示:“该联合实验室专注于车用传感器系统集成技术的开发和验证,包括车用传感器的SIP(系统级封装)、应用板级和系统模组等技术开发和验证,有助于共进微电子拓展传感器的应用开发能力,为传感器元器件客户提供除封测以外的增值服务,提升综合竞争力。”

共进股份有关负责人表示,公司作为全球领先的信息与通信产品提供商,多年来深耕网通产品(DSL系列、PON系列、 AP系列等)、数通产品(交换机等)等各类接入方式全系列终端产品的研发、生产、及销售,在信息与通信领域不断创新与突破,公司在稳固基本盘的同时加速布局汽车电子、传感器封测等新兴领域。

中国信通院数据显示,近年来中国传感器市场规模保持较快增长,2021年市场规模达到2951.8亿元,同比增速达17.6%。

面对传感器市场发展机遇,共进股份加快传感器和物联网前沿技术创新和产业化。公司曾在2022年半年度报告中表示,公司传感器封测业务布局半年以来,已与超过10家传感器设计企业签订服务合同,并成功完成加速度计、陀螺仪、磁力计、气压计、高压压力和温湿度等传感器的测试方案开发。

共进股份以智能座舱和ADAS(高级驾驶辅助系统)领域为主要方向,汽车电子业务已与头部整车厂及部分细分行业头部Tier1厂商达成合作,主要产品包括DVR(行车记录仪)、DMS(驾驶员监控系统)、中控、仪表、流媒体后视镜等座舱域主流产品。

【安智杰完成过亿元C轮融资,聚焦毫米波雷达和图像视觉传感器

近日,安智杰完成过亿元C轮融资,由上海国际创投和科技部子基金支点科技成果转化基金联合投资,融资资金将用于加速ADAS系统与主机厂的配合,以及相关产品的大规模配套。

据悉,安智杰是一家集毫米波雷达和图像视觉传感器生产、研发、销售于一体的国家高新技术企业,专注于传感器智慧化应用领域,逐渐建立全方位的知识保护体系。

2016年,安智杰推出第一代24G并线辅助雷达系统LCA-01B,次年成为国内多家主机厂毫米波雷达指定供应商;2019年,推出国内领先的图像识别传感器FV01M,还进入国内一线乘用车主机厂并拿到项目定点,同时获得了主机厂L2系统(AEB)项目定点,并在主机厂实现雷达与图像配套供货。同年,安智杰研发适用于L2.5-L4系统的毫米波雷达;2020年,安智杰可以提供完整L2.5系统解决方案,图像传感器也实现量产。

2021年,安智杰雷达出货突破10万片,国产化芯片方案也落地量产。


【这个国庆节假期,中科院长春光机所依然为传感器研究忙碌】 

新华社长春10月6日电(记者孟含琪)清晨,长春街头刮起寒风。5日早上六点半,记者与王智相约在中国科学院长春光学精密机械与物理研究所(以下简称长春光机所)大门口见面。

他每天都是最早来单位的那拨人之一。”门卫大爷开门时,竖着大拇指称赞,“这群人真敬业!”进楼后,王智直奔实验室。昨晚进行的惯性传感器电容位移传感测试刚出了结果。他操作电脑,仔细查看结果后,严肃的神情才略有放松。“结果还行。”他说。

这是国庆节假期的第五天,王智如往常工作日一样,很快就进入工作状态。“指标一天不达标,没法在家安心休息。”他说。

长春光机所空间一部研究员王智带领团队参与的是空间引力波探测“太极计划”项目。为了捕捉引力波信号,2017年,由中国科学院发起的“太极计划”正式启动。2019年8月,我国首颗空间引力波探测技术实验卫星“太极一号”成功发射。“太极一号”上有三个关键有效载荷,堪称系统“大脑”,王智团队参与其中两个有效载荷研制。结合“太极一号”在轨实验结果,王智团队正在为“太极计划”研制性能和指标更高的新一代载荷。

“一切还是老样子,团队在忙、‘崩溃’、调整状态、继续攻关中反复循环。”他笑着说。自2018年起,记者一直关注着团队研发动向。每天,王智和同事们或是在布满仪器的实验室里做测试,或是开会讨论下一步工作方向。“一点都不‘酷’,还很枯燥。”他说。

以最近攻关的惯性传感器电容位移传感为例,为了在宇宙存在的无数声音中捕捉到微弱的引力波信号,需要保证惯性传感器在太空中非常稳定,其一旦受其他因素干扰产生偏离,电容位移传感就能测出偏离值,帮助系统纠正偏离。从今年6月到8月,团队反复研制和试验,但惯性传感器电容位移传感的研发始终没有突破。

王智心里火急火燎,但不敢催,生怕大家压力更大。负责惯性传感器电容位移传感攻关的汪龙祺钻进实验室里两个月,几乎不怎么说话。9月中旬,团队终于有了突破。王智发现,汪龙祺的话又逐渐多了起来。

汪龙祺告诉记者,取得突破其实没什么诀窍,查海量文献找办法,开会集思广益,请教老专家,最后他们将每一个元器件性能逐一提升改造,再化零为整,使惯性传感器电容位移传感比原有设计方案性能提升4倍。短暂的喜悦过后,他们又投入到新任务中,努力实现“积跬步,至千里”。

其实,很多变化也在发生。王智说,团队承担的项目属于面向世界科技前沿的项目,短期内很难出成果,也写不出论文。为了鼓励大家“坐稳冷板凳”,长春光机所将其作为重大创新专项给予经费支持,以实际贡献作为人才晋升的关键考核指标,团队成员从2018年的几个人增加到如今的20多人,大家心无旁骛地搞研究,凝聚力进一步增强……

“项目难度很高,但大家干劲很足,这个国庆节大部分人都主动要求来加班。”王智说,“我们用实际行动为祖国庆生。因为面向国家战略需求进行研究,就是科学家的职责和使命。”

10月5日,中国科学院长春光学精密机械与物理研究所空间一部研究员王智(左二)与同事边吃午饭边讨论工作。新华社记者 孟含琪 摄

午休时间,王智本来想请大家出去吃饭,但被大家拒绝了。“趁着中午休息一会儿,下午还有测试要做”“中午要讨论昨天的测试结果”……他和汪龙祺也拿着泡面走进会议室,边吃饭边讨论起来。


【Strategy Analytics:专用元宇宙设备市场存量将在2024年达到1亿】

随着对元宇宙投资的增长,专用元宇宙设备(VR和AR头显)的拥有量将激增。Strategy Analytics元宇宙、AR和VR(MAV)最新发布的研究报告《元宇宙设备预测2014-2027》指出,到2024年,元宇宙设备的市场存量将从目前的5000万翻一番。

Strategy Analytics执行总监兼该报告作者David MacQueen表示:“在这一领域的投资不断增长,为消费者提供了新的、引人注目的体验,这将推动消费者使用专用设备来利用新服务。2024年达到1亿的市场存量将是这一相对较新的消费电子产品品类的一个重要里程碑,有助于推动其进一步的增长和投资。”

“到目前为止,市场主要是VR头显设备,AR设备主要局限于企业市场。然而,随着更多面向消费者的设备发布,我们预计AR头显设备将推动未来的增长。2021年,AR设备出货量仅占元宇宙设备的1%多一点,而到2027年,其占比将增长到64%。”


传感财经

【10月10日传感财经分析:面部识别概念报跌,韦尔股份领跌;红外传感器概念报跌,睿创微纳领跌;MEMS传感器概念报跌,士兰微领跌】

10月10日盘后,面部识别概念报跌,韦尔股份(-5.62%)领跌,汇顶科技(-2.67%)、高新兴(-1.59%)、达实智能(-1.37%)等个股纷纷跟跌。

10月10日盘后,红外传感器概念报跌,睿创微纳(35.93,-5.5%)领跌,高德红外(-4.65%)、星帅尔(-4.2%)、大立科技(-4.13%)、森霸传感(-3.97%)等跟跌。

10月10日盘后,MEMS传感器概念报跌,士兰微(-5.71%)领跌,歌尔股份(-5.28%)、歌尔股份(-5.28%)、华天科技(-3.58%)、苏州固锝(-3.42%)等跟跌。

相关MEMS传感器概念股:

1、东风科技600081:

10月10日,东风科技开盘报价9.93元,收盘干9.71元,跌1.62%。今年来涨幅下跌-41.54%,总市值为45.87亿元。

从近三年ROE来看,近三年ROE复合增长为-3.7%,过去三年ROE最低为2020年的8.35%,最高为2019年的11.01%。

2、盾安环境002011:

10月10日消息,盾安环境收盘干14.19元,跌2.14%。7日内股价下跌1.48%,总市值为130.15亿元。

浙江盾安人工环境股份有限公司与2004年在深圳证券交易所上市(简称盾安环境,股票代码002011),主要业务涵盖零部件制造(家用与商用空调、热泵、冷冻冷藏、工业等领域制冷和控制类部件产品)、装备制造(商用空调及核电、洁净、轨道交通等领域特种空调、工业风机和系统设备、冷链系统等)、智控元件(传感器、MEMS元件、控制器等)、新能源汽车热管理系统关键零部件、节能业务等领域。

从近三年ROE来看,近三年ROE复合增长为113.77%,过去三年ROE最低为2020年的-53.36%,最高为2021年的26.14%。

3、航天电子600879:

10月10日消息,航天电子开盘报5.86元,截至15点收盘,该股跌2.22%,报5.72元。换手率0.74%,振幅-2.222%。

M近一年ROE来看,公司近一年ROE复合增长为5.91%,过去一年ROE最低为2019年的3.78%,最高为2021年的4.24%。

4、苏州固锝002079:

苏州固锝10月10日收报11.01元,跌3.42,换手率2.93%。

公司子公司明锐光电(MiradiaInc,公司投资460万美元,占100%)主要从事HEMS-CMOS三维集成制造平台技术及八时晶员级封装技术及产线和产品研发。

从苏州固锝近三年ROE来看,近三年ROE复合增长为31.93%,过去三年ROE最低为2020年的5.16%,最高为2021年的10.06%。

5、华天科技002185:

华天科技10月10日收报7.81元,跌3.58,换手率0.65%。

公司自主研究开发的硅基晶圆级扇出型封装技术取得了标志性成果,实现多芯片和三维高密度系统集成,并完成了

0.25mm超薄封装工艺,成功开发心率传感器、高度计及ARM磁传感器等MEMS产品并成功实现量产,将有望规模应用于物联网、汽车电子等大市场领域。

从近三年ROE来看,公司近三年ROE复合增长为80.7%,过去三年ROE最低为2019年的4.3%,最高为2021年的14.04%。









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