传感器创新新风向：水凝胶材料、超导、大健康、智能交互

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）传感器是人类感知、获取和检测自然界各种信息的工具，通过它能得到人类感官无法获得的大量信息。科技越发达，对传感器的依赖程度越高。统计数据显示，2023年全球传感器市场规模达到1929.7亿美元，预计2024年全球传感器用量将超过1万亿颗，市场空间巨大。
 
SENSOR CHINA作为全球三大传感器专业展览会之一，凭借深厚的行业积淀和对中国传感产业的长期专注，已成为全球传感前沿技术和市场动态的绝佳展示、体验平台。同时，SENSOR CHINA也是全球传感器产业创新风向标。SENSOR CHINA 2024汇聚超过600家传感行业的上下游企业，电子发烧友网记者和其中几家厂商进行了交流，捕捉到了一些传感器创新的前沿信息。
 

基于水凝胶材料的运动及温度感知敷料

SENSOR CHINA 2024上，上海智疗科技有限公司展示了基于水凝胶材料的运动及温度感知敷料，集伤口愈合、肢体运动与温度传感、自供电于一体。其抗菌性能、止血率与伤口闭合率显著优于市面同类产品。产品具备灵敏的应变与温度传感能力，结合人工智能技术，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。
 

 
基于水凝胶材料的运动及温度感知敷料项目使用了非常多的先进技术，比如人工智能和自供电技术等。谈到该项目里的人工智能技术，华东师范大学智疗科技项目团队负责人季政逍表示：“我们的水凝胶材料能够将外部刺激转化为电信号输出，通过检测电信号实现传感的功能。这也就意味着，我们利用单一信号进行传感，比如温度传感，容易受到来自肢体运动、周围湿度的影响，对数据处理造成了干扰。因此我们在数据处理部分加入人工智能技术，去识别数据处理过程中的特征峰，将不需要的噪音去除，来获取更加精确的数据。”
 

华东师范大学智疗科技项目团队负责人季政逍

 
针对自供电技术，季政逍指出：“我们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，最大能量密度高达286.6 Wh/kg，并且具有极高的容量保持率，拥有行业领先的性能。我们的自供电模块不仅在性能方面有优势，也具有柔性特点，主要是通过水凝胶材料作为基础材料，在弯曲、拉伸方面表现很好。水凝胶是优秀的绿色生物材料，可降解，对环境非常友好。”
 

 
季政逍称，目前基于水凝胶材料的运动及温度感知敷料项目还处于发展初期，主要目标是寻找天使轮融资，并寻求和医院及相关企业进行合作，以此来验证产品在市场中可行性。
 

“太和e护”云边一体睡眠健康管理系统

嘉兴太和信息技术有限公司（以下简称：太和）在SENSOR CHINA 2024上展示了“太和e护”云边一体睡眠健康管理系统。该项目主要由新一代非接触式生命体征传感器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，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。传感器采用阵列排布，能够划分多个监测区域，通过精密算法获得多人实时生命体征信息，干扰性极小。产品尺寸可根据需求进行定制，适用于智慧养老、康复护理、新生儿看护、智能家居、心理健康、睡眠应用等多种场景。
 
太和总经理陈永金表示：“我们项目主要是非接触式生命体征传感器，亮点是在50厘米的床垫下依旧可以准确、持续地监测人体心率、呼吸等基本参数，后台可以联动分析睡眠的状态。长期跟踪用户的健康状况，以及可能存在的隐性疾病预警。”
 

太和总经理陈永金

 
由于探测需要穿透50厘米的床垫，因此太和的非接触式生命体征传感器需要具备非常高的灵敏度。同时，陈永金强调：“算法的宽容度也很重要。尤其是在双人床场景下，一个处理器分两个感应区，左右传感器分开，需要算法来处理相邻人体的波动干扰，这仅仅靠硬件滤波是不够的。”
 
“太和e护”云边一体睡眠健康管理系统主要瞄准的是大健康产业。《中国大健康产业市场前瞻与投资战略规划分析报告》提到，预计到2029年中国大健康产业市场规模将达到24万亿元，2024-2029年中国大健康产业年均复合增长率超过10%。因此，该项目未来前景非常好。
 

可交互空中悬浮成像技术

安徽省东超科技有限公司（以下简称：东超科技）在SENSOR CHINA 2024上展示了可交互空中悬浮成像技术，包括高精度的单边红外触摸传感器技术，以及无介质空中成像技术。
 
东超科技监管中心负责人刘鸿表示：“我们的高精度单边红外传感器在传统四边框交互传感器上进行颠覆性技术创新，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。”
 

东超科技监管中心负责人刘鸿

 
对此他总结道，相较于传统四边框交互传感器，东超科技的高精度单边红外传感器主要优势首先体现在传感器本身，具有高精度、高扫描频率、低延迟等特点。同时，东超科技的高精度单边红外传感器是一维的结构，但能够实现二维定位，进而完成精准的交互。
 
对于高精度定位的实现，刘鸿解释称：“四边红外传感器降成单边红外传感器，降维的过程必然会带来精度的损失，我们通过核心的光学透镜，将一维的数据二维非线性化，一维的数据可以多次使用，经过二维非线性相关计算出来的数据也是不重复的，可以基于这个数据得到XY的准确位置，原理是光学透镜，核心是定位算法。”
 
目前，东超科技可交互空中悬浮成像技术已经在汽车和医疗领域实现落地，随着产品出货量提升，产品的成本将进一步得到优化，进入更广泛的市场中。刘鸿强调：“原则上需要显示或交互的场景，都可能被可交互空中悬浮成像技术取代。”
 

 

超导大深度探矿技术与应用

新联超导（上海）科技有限公司（以下简称：新联超导）在SENSOR CHINA 2024上向大家介绍了超导大深度探矿技术与应用。新联超导依托于中国科学院上海微系统与信息技术研究所超导芯片工艺平台，研制了多款针对超导找矿应用的专用高性能系列超导芯片，自主研制的低温SQUID芯片性能接近国际领先水平。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：“传统矿业勘测是劳动密集型产业，且深度勘测的成功率很低，新联超导则是通过专用高性能系列超导传感器来进行取代，可以实现500-5000米的深度勘测。根据紫金矿业的项目评估，成功率大幅提高，彻底颠覆了传统矿业勘测。”
 
目前，新联超导的颠覆式技术已经取得了一些行业头部企业的认可。正如张学渊所言：“我们现在还是在一个市场推广和用户认证的阶段，但已经拿到了很多头部客户的订单，包括中国有色集团、中国五矿、中国黄金、紫金矿业等。矿业勘测是一个相对成熟的市场，有新技术进入需要慢慢获得头部客户的认可，只要我们保持一定技术代差的存在，深部资源勘探这部分市场基本上可以说是蓝海市场。”
 

 

结语

通过SENSOR CHINA 2024上和企业接触沟通之后发现，目前传感器技术创新速度是非常快的，人工智能技术、自供电技术，甚至是超导技术都在被融入传感器创新里。当然，传统类型和功能的传感器也并非一成不变，小型化和集成化发展趋势明显，降低了用户的开发和使用门槛。