高精度NTC熱敏電阻器取得的新進展

　　“溫度” ，在國際單位中，是7個最基本的物理量之一。在我們身邊，在各行各業(yè)，非常多的地方都有測溫的需要！特別是隨著科技的發(fā)展，人們生活品質(zhì)的提高，“溫度”這一物理量，也越來越受到重視和關(guān)注。也有了涉及到溫度的越來越多的應(yīng)用。

　　在對“溫度”關(guān)注度越來越高的同時，對溫度的測量精度也在不斷提高，生物醫(yī)藥、醫(yī)療電子、智能穿戴、科學(xué)試驗、環(huán)境監(jiān)測等方面，從之前對溫度測量精度高于0.1℃、0.2℃提升到測溫精度高于0.01℃甚至高于0.005℃，產(chǎn)生了很多新的應(yīng)用。

　　1、在核酸檢測中：如果咽拭子檢測樣本中病毒數(shù)量很少，可能只有1個病毒，由于數(shù)量過少，光學(xué)熒光檢測不到，導(dǎo)致新冠檢測結(jié)果假陰性。因此，需要經(jīng)過DNA/RNA擴增（克隆/復(fù)制）后才能進行分析和檢測。目前普遍采用以下兩種擴增技術(shù)：①聚合酶鏈反應(yīng)（PCR,RT-PCR）、②環(huán)介導(dǎo)等溫擴增（LAMP）。例如，通過PCR將這1個病毒DNA片段擴增成數(shù)十億個，然后再做核酸光學(xué)熒光，無論咽拭子中病毒量如何，只要有病毒就能被檢測出來，因此核酸檢測結(jié)果的準確性大大增加。PCR的這三個關(guān)鍵步驟如下：

　　第一步，變性(Denaturing)：將溫度升高至94-95℃，連接雙鏈DNA的氫鍵被打開，DNA雙鏈變成兩條單鏈DNA(母鏈)；

　　第二步，退火(Annealing stage)：將溫度下降至50-56℃，加入熱穩(wěn)定的DNA聚合酶（Taq）和脫氧核苷三磷酸（dNTPs）。DNA引物(Primer)結(jié)合到已打開的DNA單鏈上目標擴增序列的特定位置。

　　第三步，延長(Elongation)：溫度重新升高至72℃，以DNA兩條單鏈作為模板母鏈，DNA引物帶領(lǐng)DNA聚合酶將dNTPs放置在正確的位置上將子鏈DNA延長。自此，一條雙鏈DNA變成了兩條雙鏈DNA。

　　重復(fù)此循環(huán)過程，很快可產(chǎn)生數(shù)十億個DNA拷貝。在PCR的這三步中，除了加入正確的primer，最為重要的成功因素就是調(diào)控準確的溫度。

　　使用高精度測溫元件作為PID溫度控制模塊的傳感器，可以為PID溫度控制模塊提供優(yōu)異的實時測溫值，從而保證PID溫控器可以精確地實現(xiàn)控溫。達到±0.01℃的高精度測溫元件，測溫精確，靈敏度高，大大提高了核酸檢測結(jié)果的準確性，縮短了核酸檢測時間，使核酸檢測更快、更便捷。

　　2、在乳房腫瘤早期預(yù)防中：因乳腺是受多種激素調(diào)控的外分泌器官，可能因各種因素的干擾而發(fā)生一些病理性變化，導(dǎo)致乳腺疾病。目前對乳腺疾病的常規(guī)檢查方法仍然是臨床普查，主要包括X射線、超聲和核磁共振等影像技術(shù)，其診斷依據(jù)是組織的形態(tài)學(xué)改變，可探測的腫瘤已經(jīng)發(fā)展到具有一定大小的形態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)。但這種情況下乳腺腫瘤一般已經(jīng)發(fā)展到中晚期。所以乳腺癌等乳腺疾病的早期預(yù)防非常重要。

　　因乳房腫瘤組織溫度略高于周圍正常組織的溫度。通過特制的智能胸罩，利用密布的高精度測溫元件的胸部貼片，如果局部乳房溫度有異常，就可以進行報警，實現(xiàn)腫瘤的早期診斷。智能胸罩包括胸部貼片、微珠狀熱敏電阻器、微處理器和連接帶，胸部貼片用于包容乳房，所述微珠狀熱敏電阻器以乳頭點為中心，蛛網(wǎng)狀陣列于胸部貼片上接近乳房一側(cè)的表面；微處理器設(shè)于胸部貼片之間的連接帶上，微珠狀高精度測溫元件的輸出端與微處理器的接收端通過導(dǎo)線連接，微處理器的發(fā)射端與控制終端無線連接，信號由微珠狀熱敏電阻器導(dǎo)線傳輸至微處理器，再無線傳輸至控制終端；控制終端用于分別監(jiān)測微珠狀熱敏電阻在蛛網(wǎng)緯絲方向和縱絲方向的陣列點的乳房溫度，并判定是否存在乳房溫度異常點，最后對異常點區(qū)域進行顯示和警報。智能胸罩對乳腺腫瘤及其它乳腺疾病可以做到早預(yù)警、早診斷、早治療，且穿戴方便，監(jiān)測長效，檢測精度高，成本較低。

　　3、在特定自然環(huán)境監(jiān)測中，有時對溫度的監(jiān)測精度要求極高，如湖水的監(jiān)測、森林溫度的監(jiān)測、冰川溫度的監(jiān)測等，甚至達到0.001度（千分之一度），所以就要有更高精度的儀器設(shè)備來實現(xiàn)對特定溫度的監(jiān)測。在這些高精度的儀器設(shè)備中，就要用到高精度高精度測溫元件做為溫度傳感器的感溫元件，以達到高精度測量的目的。

　　目前，市場上有很多的用于測溫的元件，情況如下：

　　NTC（Negative Temperature Coefficient）熱敏電阻器是指隨溫度上升電阻減小、具有負溫度系數(shù)特點的熱敏電阻器。它是以錳(Mn)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鐵(Fe)、銅(Cu)和鋁(Al)等金屬氧化物為主要材料，采用陶瓷工藝制造而成。

　　NTC熱敏電阻器的阻值與溫度的關(guān)系是近似符合指數(shù)函數(shù)規(guī)律的，并可做出電阻-溫度特性曲線，阻值與溫度成一一對應(yīng)的關(guān)系，利用NTC熱敏電阻器的這一阻溫特性，可由測量電阻值而推算出溫度的高低，它是NTC熱敏電阻器測溫的基礎(chǔ)。

　　目前測溫型NTC熱敏電阻器常用的是采用電橋和單片機測量的方法。

　　我們將測溫區(qū)間在-55℃～300℃，測溫精度高于0.05℃的測溫型NTC熱敏電阻器，稱之為高精度NTC熱敏電阻器。與0.05℃對應(yīng)的NTC熱敏電阻器阻值精度是0.15%～0.25%。

　　南京時恒電子科技有限公司圍繞新需求，對精密測溫高精度NTC熱敏電阻器從以下四個方面進行了長期的深入研究，取得了一定的進展。

　　一、NTC熱敏電阻器的穩(wěn)定性；

　　二、NTC熱敏電阻器的一致性；

　　三、NTC熱敏電阻器阻值、B值與測溫區(qū)間的匹配度；

　　四、NTC熱敏電阻器的高精度測量。

　　后期我司將會對以上四個方面，講述我司高精度NTC熱敏電阻器的新進展，敬請期待！
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　　審核編輯：鄢孟繁