万物智联的时代已经到来。日前,SENSOR CHINA 2024在上海跨国采购会展中心成功举办,为前沿技术及未来趋势提供了一个展示的舞台。其中,“2024国际智能传感新质创新大赛”引人注目,一大批具备核心竞争力的传感技术项目勾画出未来传感器产业的多元景象。
大赛汇聚了来自世界各地的顶尖企业团队和高校团队,项目涉及流程工业、汽车、智慧医疗、智能家居、智慧水务、人形机器人等热门传感技术应用领域,展现了各自领域的前沿科技和创新思维。
“智疗”智能伤口敷料
结合医疗市场的痛点,上海智疗科技有限公司将传感器与医用敷料结合在一起,推出了水凝胶纯医用敷料,是具有促进伤口愈合功能,同时能对生物信号进行传感的新型智能医用敷料。目前实现的传感功能是对于肢体运动,以及伤口处温度两方面进行传感。
该产品具备灵敏的应变与温度传感能力,结合AI技术,实现多环境生物信号传感与精确场景还原。凭借水凝胶自供电技术,产品无需外部电源,实现传感器的柔性化。产品拥有多项自主知识产权,结合低成本、高效率及智能化的特点,适用于智能敷料、运动监测、医疗康复等多个领域。
华东师范大学智疗科技项目团队负责人季政逍表示,团队研发的自供电模块具有宽且稳定的2.4 V电压窗,在220W/kg的功率密度下的最大能量密度高达286.6 Wh/kg,并且具有极高的容量保持率,作为自供电的设备在行业内有比较好的性能。
“自供电设备主要通过水凝胶材料作为基础材料,具有柔性、弯曲、拉伸的优点,且材料属于绿色生物材料,可降解的材料属性对于环境非常友好。”
除了在愈合伤口方面大有益处,上海智疗科技有限公司正在开发更全面的医疗监测,例如利用水凝胶材料检测汗液中代谢物的浓度,通过浓度反映当前的健康状态,还计划通过电流刺激,对伤口愈合进行促进作用,还包括药物缓释等功能。
目前,公司大多产品已开发完毕,完成了实验室小试,接下来将进行进一步的临床验证和落地应用。
非接触式生命体传感器
“太和e护”项目团队展示了自主研发的“太和e护”云边一体睡眠健康管理系统,主要由新一代非接触式生命体征传感器为核心技术和体征健康管理系统组成,能够精确采集胸腔微振动信号,通过先进的AI神经网络算法,快速、准确地捕捉心率、呼吸及体动等生理数据。
嘉兴太和信息技术有限公司总经理陈永金指出,非接触式生命体征传感器的应用场景主要是在用户的床上,将传感器放在床垫下方可监测用户的睡眠情况。“项目的亮点是在50厘米的床垫下依旧可以准确、持续地监测人体的心率、呼吸等基本参数,后台可以联动地分析睡眠状态。长期跟踪用户的健康状况,在可能存在的隐性疾病的预警方面有比较好的作用。”
据介绍,该系统目前已经实现了医疗级别的精确感知,心率监测的准确度可达97%以上,呼吸监测的准确度可达95%以上,其他生理指标的监测精度也显著优于同类产品。
使用场景中通常分为单人床和双人床两大类型场景,非接触式生命体征传感器本质上是测量震动数据,针对双人使用场景,需要进行分区感应处理,将左右传感器分开实现同时监测。“然而双人场景下会产生一定的干扰,需要利用算法进行处理。双人使用场景下的处理器是有挑战性的,因为人的心率非常接近,都在60-80之间波动是没有办法通过简单的滤波区别开来,这也是目前产品比较大的挑战。”
目前,在智能床的行业中,“太和e护”产品可以达到双人监测,系统的硬件、软件及生产维护均由团队自主开发和管理,拥有完全自主知识产权,并已申请多项国家专利,可依据用户需求进行个性化定制。
面向交互的无介质空中成像技术
面向交互的无介质空中成像技术,安徽省东超科技有限公司提出了高精度的单边红外触摸传感器技术,项目最大的特点有2点:1)传感器是一维的结构并且可以实现二维定位;2)传感器具有高精度、高扫描频率、低延迟等特点。
安徽省东超科技有限公司联合创始人、研发总监刘鸿介绍,公司的核心技术之一是无介质空中成像技术,有一个类似锥形的可视区域,在可视区域内用户可进行点击操作,触发对应的效果。
面向交互传感器技术是在传统四边框交互传感器上进行了颠覆性技术创新,在降低传统四边框交互传感器发射器、接收器维度的条件下,没有损失传感器交互精度,通过研发的全反射复合定向波导器件、高速信号采集通道实现了具有高精度定位算法的单侧高精度红外触控感知阵列。
该项目成果的交互技术与非接触式空中成像技术相结合,形成可交互空中悬浮成像技术,目前已成功应用于智能座舱、智慧医疗、民生工程、展览展示、智能家居等领域。
在智能座舱场景中,中控台的上方、下方,前排座椅后背和后排座椅中央扶手的位置,都可以布置面向交互的传感器技术,“因为座舱里面的环境略暗一点,体现的悬浮感效果会更强一点,用户体验更好,搭载了单边红外传感器,既可以看到这个成像,又可以交互,如中控的上方,可以实现空中悬浮成像的精灵形象,用户可以看到这个精灵也可以进行交互,包括语音交互、点击交互、手势交互等。”刘鸿表示。
刘鸿透露,该技术在医疗、汽车行业应用比较广泛,“公司去年开始布局汽车行业,近期比亚迪对公司透镜进行16949体系的审核,公司顺利通过审核,可以进入比亚迪供应商体系,未来比亚迪采购公司的透镜和传感器,就可以在车载上进行使用。”
超导高端电磁探测技术赋能探矿技术与应用
新联超导(上海)科技有限公司展示项目为多款针对超导找矿应用的专用高性能系列超导芯片,其自主研制的低温SQUID芯片性能接近国际水平。并基于新一代高灵敏度超导磁/电磁传感器技术,通过攻克高灵敏度、高可靠度专用超导芯片制备技术、复杂电磁环境下高可靠传感器集成技术、fT量级环境干扰抑制技术以及基于数据直接解读技术,发展出探测精度、深度以及分辨率远高于当前的新一代颠覆性找矿技术,通过与国内头部矿山用户的联合验证,产生显著的经济效益,服务于国家深部找矿战略与“一带一路”能源资源合作。
新联超导副总经理张学渊表示,从商业的角度来说,传感器灵敏度的提升解决了矿业公司打钻过程中成本过高的问题,“原来打钻的成功率很低,然而对矿业公司来说,准确率越高打钻的成本就越低。”通过超导磁传感器技术,能够大大提升打钻的准确度,“通过紫金矿业的评估,公司的准确率大幅超过了业界平均水平,结果颠覆了行业的认知。”
“实际上,欧美利用超导来做探矿已经进入下一代商业化的主流技术,已经获得了相应的商业验证,但由于一些限制无法向国内供应灵敏度高的芯片,所以我们自己做实验室,自己做工艺线,十数年沉淀在人才培养与上游工艺线的搭建上,包括邀请德国专家做专家顾问,同时带领团队攻坚技术,才有了现在核心自主知识产权探矿服务的装备。”
张学渊指出,超导的应用场景相对会比传统的半导体芯片有更多挑战,“因为超导芯片必须要在极低温情况下使用,例如新联超导的低温超导的使用场景需要在零下269度,在野外使用的时候必须要保证低温的环境。”
其次,超导芯片的工艺制程尚未达到纳米级,是亚微米级光刻工艺制程,由于需求量没有很大,利用中试线每周百片的产能已基本可以覆盖垂直应用的需求。