馬斯克旗下公司完成首例腦機(jī)接口設(shè)備人體移植，工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域常見的五種傳感器類型梳理

?傳感新品

【陜西科技大學(xué)：研發(fā)聚氨酯/MXene/碳納米管織物傳感器，用于抗菌嬰兒衣物】

持續(xù)監(jiān)測生理健康狀況和有效抵御外部危害是對極易受傷害人群，尤其是嬰兒進(jìn)行醫(yī)療保健管理的一個(gè)不可或缺的方面。因此，探索一體化設(shè)備對于避免他們受傷和患病仍然至關(guān)重要。將傳感、電磁防護(hù)、保暖/降溫和防水/抗菌等多種特性集成到一種普通織物中，無疑是應(yīng)對各種應(yīng)用場景的一種前景廣闊的解決方案。然而，如何以有效、耐用的方式同時(shí)實(shí)現(xiàn)集成卻面臨著巨大的挑戰(zhàn)。

研究通過在棉織物上依次涂覆 MXene、碳納米管（CNT）和自修復(fù)聚氨酯（PU），實(shí)現(xiàn)了多功能織物。MXene 和 CNTs 的出色導(dǎo)電性以及聚氨酯的自愈合能力協(xié)同作用，使織物具有柔韌性、透氣性、保護(hù)性和傳感性，并且經(jīng)久耐用。

它可以檢測身體的運(yùn)動(dòng)，如手指、肘部、手腕和膝蓋的彎曲，測量系數(shù)高達(dá) 8.78，響應(yīng)速度快。此外，這種傳感織物還能保護(hù)穿戴者免受電磁波和細(xì)菌的傷害，在 7.6 GHz 頻率下的最低反射損耗為-57.6dB，并且由于加入了 MXene 和聚乙烯亞胺，具有很高的抑菌效率。此外，碳質(zhì)材料的電熱性能使其能夠充當(dāng)人體取暖器。這種多功能紡織品的協(xié)同設(shè)計(jì)為生產(chǎn)先進(jìn)的智能紡織品提供了一種前景廣闊的策略，在嬰幼兒保健領(lǐng)域大有可為。

圖文導(dǎo)讀

圖1.多功能MXene/CNTs/PDMS-SB-PU處理織物示意圖

圖2.（A-C）PDMS-SB-PU-2薄膜上劃痕的光學(xué)顯微鏡圖像在室溫下愈合2小時(shí)之前和之后。（d）甲基藍(lán)染色后自愈過程的外觀。（e） PDMS-SB-PU-2自愈機(jī)制示意圖。

圖3.表面形態(tài)和結(jié)構(gòu)表征

圖4.MCPP織物（N5）作為傳感器，用于實(shí)時(shí)檢測人體運(yùn)動(dòng)。

圖5.（a，b）MCPP織物在不同洗滌時(shí)間和不同磨損周期下的WCA。（c） MCPP織物在100次磨損循環(huán)和30分鐘修復(fù)后的WCA。（d） 0、（e） 15 和 （f） 25 加速洗滌時(shí)間后 MCPP 織物的抗手指彎曲阻力的相對變化。（h-j）MCPP織物在（g）0、（h）60和（i）100磨損循環(huán)后的抗手指彎曲性。

圖 6. (a-c) MCPP 織物在 (a) 2、(b) 3 和 (c) 5 V 下浸漬 1、3 和 5 次的電熱曲線。(d-g) MCPP 織物在 2 V 下浸漬三次的熱紅外照片。(h-k) MCPP 織物對人體部位的熱處理。(l,m) 純棉織物和 MCPP 織物對金黃色葡萄球菌的抗菌活性。(n,o）在棉織物和 MCPP 織物上生長的金黃色葡萄球菌的掃描電鏡圖像。p,q) 純棉織物和 MCPP 織物對大腸桿菌的抗菌活性。(r,s) 棉織物和 MCPP 織物上生長的大腸桿菌的掃描電鏡圖像。

圖 7. MCPP 織物的復(fù)介電常數(shù)（a）實(shí)部、（b）虛部和復(fù)磁導(dǎo)率，以及（c）實(shí)部和（d）虛部。MCPP 織物（e）N1、（f）N3 和（g）N5 在 2-18 GHz 頻率范圍內(nèi)的反射損耗（RL），以及（h）N1、（i）N3 和（j）N5 的相應(yīng) 3D RL。k）織物傳感器的電磁波吸收機(jī)制示意圖。

總之，通過簡單的浸涂技術(shù)，在 MXene、CNT 和自修復(fù)聚氨酯基涂層改性材料上進(jìn)行裝飾，開發(fā)出了一種多功能織物。這種 MCPP 織物不僅保持了與生俱來的柔韌性、舒適性和透氣性，還具有防水和抗菌性能。此外，這種織物還可用作運(yùn)動(dòng)監(jiān)測傳感器，其 GF 值為 8.78，具有出色的周期穩(wěn)定性，這在手指、肘部和膝部彎曲的檢測中得到了進(jìn)一步證實(shí)。此外，MCPP 織物的傳感性能在經(jīng)歷水洗和磨損后仍保持不變。此外，MCPP 織物還具有良好的人體焦耳加熱能力和突出的吸波性能（7.6 GHz 時(shí)的最小 RL 為 -57.6 dB，EAB 為 3.55 GHz）。這項(xiàng)研究可能會(huì)對多功能織物有所啟發(fā)，它在可穿戴設(shè)備中的應(yīng)用前景非常廣闊，可用于嬰兒醫(yī)療保健領(lǐng)域。

傳感動(dòng)態(tài)

【2024年中國（鄭州）智能傳感谷提檔加速，首期雙創(chuàng)基地將投入運(yùn)營】

1月28日，河南省十四屆人大二次會(huì)議開幕，省長王凱作政府工作報(bào)告。圍繞2024年發(fā)展目標(biāo)，報(bào)告中提到，聚焦高端屏、智能端、專用芯、傳感器和新算力，推動(dòng)中國（鄭州）智能傳感谷建設(shè)提檔加速。

近年來，鄭州市高度重視智能傳感器產(chǎn)業(yè)，統(tǒng)籌推進(jìn)“芯、屏、網(wǎng)、端、器、用”聯(lián)動(dòng)發(fā)展，加快打造中國（鄭州）智能傳感谷，推動(dòng)智能傳感器產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)高級化、產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化。

現(xiàn)如今，傳感谷集聚了漢威科技、光力科技、新天科技、天邁科技等一批上市公司，培育了日立信、輝煌科技等一大批具備較強(qiáng)競爭力的創(chuàng)新型企業(yè)，打造了涵蓋氣體、氣象、農(nóng)業(yè)、電力電網(wǎng)、環(huán)境監(jiān)測、軌道交通等多門類傳感器產(chǎn)業(yè)鏈，形成了以高新區(qū)為核心的“一核多點(diǎn)”產(chǎn)業(yè)空間布局。

目前，傳感谷正在布局建設(shè)首條8英寸MEMS中試線，計(jì)劃2年內(nèi)建成MEMS中試線，這將打通實(shí)驗(yàn)室和產(chǎn)業(yè)化之間的通道，攻克河南傳感領(lǐng)域“卡脖子”的關(guān)鍵性技術(shù)，形成從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)化全鏈條閉環(huán)，而鄭州，也有望成為中部地區(qū)最先具有MEMS芯片量產(chǎn)能力的城市。

中國（鄭州）智能傳感谷副總經(jīng)理劉永紅表示，從園區(qū)角度來看，2024年傳感谷的建設(shè)提檔加速主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：

一是物業(yè)建成面積的加速，2024年首期雙創(chuàng)基地將全面建成投入運(yùn)營，同時(shí)，隨著MEMS中試基地投入建設(shè)，為之配套的產(chǎn)學(xué)研基地也將投入建設(shè)；

二是招商的加速提檔，傳感谷作為傳感產(chǎn)業(yè)的承載基地，配套設(shè)施逐步完善，如果政策層面再出具更有吸引力的支持，2024年隨著經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇行情轉(zhuǎn)好，對行業(yè)頭部企業(yè)和生態(tài)配套企業(yè)的招引都會(huì)投入更大力度，盡快推動(dòng)傳感谷傳感產(chǎn)業(yè)的完善。

此外，從政策支持、金融配套、高端人才引進(jìn)和配套人才培養(yǎng)、鼓勵(lì)先進(jìn)技術(shù)研發(fā)等方面，都需要同步進(jìn)行提檔加速。

據(jù)悉，啟動(dòng)區(qū)作為中國（鄭州）智能傳感谷的首個(gè)落地項(xiàng)目，項(xiàng)目整體規(guī)劃總占地面積337畝，建筑面積約百萬平方米。目前，啟動(dòng)區(qū)一期物業(yè)80%左右已經(jīng)交付，剩余部分2024年年中交付。

【廣州精信與中核集團(tuán)達(dá)成合作協(xié)議，打破核工業(yè)的電渦流位移傳感器卡脖子】

日前，從萬訊控股企業(yè)——廣州精信儀表電器有限公司傳來喜訊：公司與中國核工業(yè)集團(tuán)有限公司（簡稱：中核集團(tuán)）就應(yīng)用于核工業(yè)的電渦流位移傳感器國產(chǎn)化研制達(dá)成合作協(xié)議。

這一項(xiàng)目的實(shí)施將對規(guī)避國外產(chǎn)品卡脖子風(fēng)險(xiǎn)，對發(fā)展中國先進(jìn)自主核電技術(shù)，維護(hù)國家安全，實(shí)現(xiàn)國家戰(zhàn)略目標(biāo)具有重大意義。

當(dāng)前核電廠設(shè)備，尤其是核島泵、汽輪發(fā)電機(jī)組等關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測，沒有成熟的電渦流位移傳感器國產(chǎn)產(chǎn)品，因此研制高可靠性電渦流位移傳感器國產(chǎn)化產(chǎn)品迫在眉睫。

該合作項(xiàng)目圍繞核電需求，結(jié)合廣州精信多年積累的電渦流位移傳感器技術(shù)，中核集團(tuán)積累的核電運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，利用萬訊自控積累的工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品的制造能力，采用完全自主可控的技術(shù)設(shè)計(jì)和國產(chǎn)化元件，旨在實(shí)現(xiàn)核工業(yè)領(lǐng)域的電渦流位移傳感器的國產(chǎn)化研制和工程化應(yīng)用，替代進(jìn)口產(chǎn)品。

【馬斯克旗下公司完成首例腦機(jī)接口設(shè)備人體移植】

1月29日電美國知名企業(yè)家埃隆·馬斯克29日表示，他旗下的腦機(jī)接口公司“神經(jīng)連接”28日進(jìn)行了首例腦機(jī)接口設(shè)備人體移植，移植者目前恢復(fù)良好。

馬斯克在社交媒體X（原推特）平臺上發(fā)文說，初步結(jié)果顯示，植入式腦機(jī)接口設(shè)備檢測神經(jīng)元相關(guān)電位的前景很好。

據(jù)馬斯克介紹，“神經(jīng)連接”公司的首款腦機(jī)接口產(chǎn)品名為“心靈感應(yīng)”，大腦植入設(shè)備后，只需通過意念就能控制手機(jī)、電腦，并通過它們控制幾乎所有設(shè)備。

馬斯克表示，這款產(chǎn)品的首批使用者將是失去四肢功能的人?！跋胂笠幌拢ㄈ绻踩肽X機(jī)接口設(shè)備）斯蒂芬·霍金的溝通速度也許能比打字員或拍賣師更快。這就是我們的目標(biāo)?！?/p>

“神經(jīng)連接”公司成立于2016年，專注于植入式腦機(jī)接口設(shè)備研發(fā)。該公司表示，這種設(shè)備植入大腦后能夠讀取大腦活動(dòng)信號，希望可將其用于治療記憶力衰退、頸脊髓損傷及其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病，幫助癱瘓人群恢復(fù)與外界溝通的能力，甚至重新行走。

去年5月，該公司獲得美國食品和藥物管理局批準(zhǔn)，啟動(dòng)腦植入設(shè)備人體臨床試驗(yàn)。同年9月，該公司開始為臨床試驗(yàn)招募志愿者。

【北醒參與項(xiàng)目獲得國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃立項(xiàng)】

近日，國家科技部公布2023年度國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“智能傳感器”重點(diǎn)專項(xiàng)評審結(jié)果，北醒參與申報(bào)的“列車前向運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測傳感器及系統(tǒng)應(yīng)用”項(xiàng)目獲批立項(xiàng)。此次立項(xiàng)，標(biāo)志著北醒激光雷達(dá)關(guān)鍵技術(shù)符合國家科技發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，獲得政府與行業(yè)的支持認(rèn)可。

該項(xiàng)目由交控科技股份有限公司牽頭，北京交通大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所、機(jī)械工業(yè)儀器儀表綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所、凌云光技術(shù)股份有限公司、國能朔黃鐵路發(fā)展有限責(zé)任公司、成都軌道交通集團(tuán)有限公司、北京埃福瑞科技有限公司參與合作。

北醒基于獨(dú)特的先進(jìn)技術(shù)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)可靠的三維環(huán)境感知能力，其設(shè)計(jì)可滿足交通復(fù)雜場景嚴(yán)苛的可靠性要求。在此研發(fā)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上，將著力攻克一批關(guān)鍵核心技術(shù)，構(gòu)建自主可控的產(chǎn)業(yè)體系，形成高性能傳感器、新方法、新技術(shù)及新系統(tǒng)設(shè)備，有助于減少對國外企業(yè)的依賴，提升我國軌道交通產(chǎn)品的國際競爭力和市場占有率，為實(shí)現(xiàn)“交通強(qiáng)國，鐵路先行”的國家戰(zhàn)略提供有力支撐。

北醒致力于提升設(shè)備運(yùn)力和效率，降低事故率，讓人類出行更智能更安全。北醒入選國家級專精特新“小巨人”企業(yè)，并獲準(zhǔn)設(shè)立博士后科研工作站，參與聯(lián)合創(chuàng)新完成的項(xiàng)目曾榮獲“北京市科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)”，在智能軌交、智能公路、智能民航等智能交通領(lǐng)域深耕已久。

北醒CEO李遠(yuǎn)表示，未來，北醒將以此為契機(jī)，繼續(xù)為民生基建護(hù)航，向世界領(lǐng)先邁進(jìn)。在項(xiàng)目實(shí)施與企業(yè)發(fā)展中，北醒繼續(xù)堅(jiān)守長期主義和技術(shù)至上的價(jià)值主張，持續(xù)提升激光雷達(dá)高安全、高可靠性技術(shù)，助力國家科技進(jìn)步與行業(yè)發(fā)展。

【工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域常見的五種傳感器類型梳理】

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動(dòng)化生產(chǎn)過程中，傳感器幾乎必不可少。具體來講，工業(yè)生產(chǎn)者需要使用各種傳感器來監(jiān)視、控制生產(chǎn)過程中的各個(gè)參數(shù)，使設(shè)備處于正常狀態(tài)，如果出現(xiàn)故障也能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

一、光電傳感器

光電傳感器是將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的一種器件。其工作原理基于光電效應(yīng)。光電效應(yīng)是指光照射在某些物質(zhì)上時(shí)，物質(zhì)的電子吸收光子的能量而發(fā)生了相應(yīng)的電效應(yīng)現(xiàn)象。根據(jù)光電效應(yīng)現(xiàn)象的不同將光電效應(yīng)分為三類：外光電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)及光生伏特效應(yīng)。光電器件有光電管、光電倍增管、光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光電池等。

光電傳感器擁有分辨率高、響應(yīng)時(shí)間短、檢測距離長、對檢測物體的限制少等特點(diǎn)。尤其值得一提的是，它可實(shí)現(xiàn)顏色判別。通過檢測物體形成的光的反射率和吸收率根據(jù)被投光的光線波長和檢測物體的顏色組合而有所差異。利用這種性質(zhì)，可對檢測物體的顏色進(jìn)行檢測。

二、接近傳感器

接近傳感器能以非接觸式進(jìn)行傳感檢測，所以不會(huì)進(jìn)行磨損以及傷害檢測對象，更無火花、噪音。由于是無接觸的輸出方式，所以使用壽命長，幾乎對接點(diǎn)的壽命沒有任何的影響。接近傳感器與其他檢測方式不同的是，它適合和在水油環(huán)境下使用，檢測時(shí)幾乎不受檢測對象的污漬和水油的影響。

其中，接近式傳感器本身只能近距離且無接觸檢測金屬物體。測距改變式彈力桿裝置最大的特點(diǎn)是可以使觸點(diǎn)的感應(yīng)范圍范圍過載。彈簧加載活塞、探針、按鈕，一般是用來接觸產(chǎn)品然后檢測產(chǎn)品是否到位、定位準(zhǔn)確以及核實(shí)被測產(chǎn)品。

三、光纖傳感器

利用光纖研制光纖傳感器始于1977年，該技術(shù)一問世即引起人們的極大興趣，目前光纖傳感器已經(jīng)得到迅猛發(fā)展。因?yàn)楣饫w本身是電介質(zhì)，而且敏感元件也可用電介質(zhì)材料制作，因此光纖傳感器具有良好的電絕緣性，光纖表面能承受80kV/20cm電壓，尤其適用于高壓的供電系統(tǒng)以及大容量電機(jī)的測試。

利用光纖能構(gòu)成種類繁多的傳感器，故有人稱光纖傳感器是萬能傳感器。它可測量許多物理量，應(yīng)用范圍遍布軍事、商業(yè)、民用、醫(yī)學(xué)、工業(yè)控制等各個(gè)領(lǐng)域。需要明確的一點(diǎn)是，傳統(tǒng)傳感器是以機(jī)-電測量為基礎(chǔ)，而光纖傳感器則以光學(xué)測量為基礎(chǔ)。

四、位移傳感器

位移傳感器是把物體的運(yùn)動(dòng)位移轉(zhuǎn)換成可測量的電學(xué)量一種裝置。通常用于把不便于定量檢測和處理的形變、振動(dòng)、位移、位置、尺寸等物理量轉(zhuǎn)換為易于定量檢測、便于作信息傳輸與處理的電學(xué)量。

位移傳感器種類繁多，近幾年應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，越來越多的創(chuàng)新技術(shù)也開始被運(yùn)用到傳感器中。例如，基于光纖技術(shù)、時(shí)柵技術(shù)、OEM的LVDT技術(shù)、超聲波技術(shù)、磁致伸縮技術(shù)等，由于技術(shù)的進(jìn)步，各種傳感器性能大幅提高，成本也顯著降低。

五、霍爾效應(yīng)傳感器

旋轉(zhuǎn)霍爾效應(yīng)傳感器一般不使用任何運(yùn)動(dòng)部件，這種基于半導(dǎo)體的傳感器將霍爾效應(yīng)傳感元件與電路相結(jié)合，以提供與旋轉(zhuǎn)磁場變化相對應(yīng)的模擬輸出信號。有兩個(gè)輸出選項(xiàng)可供選擇，即模擬或脈沖寬度調(diào)制(PWM)。

其中，線性霍爾效應(yīng)傳感器測量磁場的線性運(yùn)動(dòng)，而不是旋轉(zhuǎn)。據(jù)悉，該傳感器可針對設(shè)定的輸出電壓進(jìn)行編程，該輸出電壓對于給定的行進(jìn)距離是成比例的。截至目前，霍爾傳感器的相關(guān)技術(shù)仍在不斷進(jìn)步過程之中，可編程霍爾傳感器、智能霍爾元件和微型霍爾傳感器將具有良好的市場前景。

總結(jié)

未來幾年，隨著智能制造的加速推進(jìn)，智能傳感、監(jiān)控、生產(chǎn)、監(jiān)測系統(tǒng)、技術(shù)、設(shè)備市場需求有望進(jìn)一步攀升。其中，在常見的汽車電子、通信電子、消費(fèi)電子、專用電子設(shè)備內(nèi)，將搭載不同類型的傳感器。為更好的滿足客戶需求，企業(yè)也將致力于研發(fā)出更多高質(zhì)量的傳感器新品。

審核編輯 黃宇