清華大學(xué)研發(fā)“電子皮膚”可監(jiān)測(cè)人體信號(hào)

　　據(jù)新華社報(bào)道，記者從清華大學(xué)獲悉，清華大學(xué)微納電子系任天令教授團(tuán)隊(duì)日前研發(fā)出多層石墨烯表皮電子皮膚，該器件具有極高的靈敏度，可以直接貼覆在皮膚上用于探測(cè)呼吸、心率、發(fā)聲等，在運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)、睡眠監(jiān)測(cè)、生物醫(yī)療等方面具有重大應(yīng)用前景。

　　這一成果近日發(fā)表于國(guó)際納米領(lǐng)域著名期刊《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)·納米》上。

　　據(jù)介紹，電子皮膚是一種重要的生物醫(yī)學(xué)傳感器，要求器件擁有好的柔韌性和可伸縮性、高靈敏度、好的貼合度和舒適度。“石墨烯由于其出色的導(dǎo)電性和柔韌性，是電子皮膚的理想材料。但是將石墨烯更加舒適、美觀、穩(wěn)定、可靠地貼合在皮膚表面，從而采集人體各種生理信號(hào)一直是一個(gè)亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題?！比翁炝罱忉尅?/p>

　　通過(guò)對(duì)激光直寫石墨烯微觀結(jié)構(gòu)的分析研究，任天令教授團(tuán)隊(duì)建立了以石墨烯帶狀結(jié)構(gòu)為基元的裂痕理論模型，較好地模擬了由應(yīng)力引起的阻值變化過(guò)程?！岸鄬邮┍砥る娮悠つw可以通過(guò)電阻變化實(shí)現(xiàn)對(duì)皮膚表面的微小形變等的監(jiān)測(cè)，通過(guò)貼附在口罩、手腕、喉嚨等多個(gè)位置分別實(shí)現(xiàn)對(duì)呼吸、心跳、語(yǔ)音等生理體征信號(hào)的測(cè)量?！比翁炝钫f(shuō)。

　　此外，在器件研制過(guò)程中，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了濕法剝離氧化石墨烯的新工藝，去除石墨烯氧化物，只留存石墨烯，使得器件更加美觀，靈敏度更高，可耐受更高的溫度。

　　空氣污染分為室內(nèi)環(huán)境和室外環(huán)境污染，“在室內(nèi)環(huán)境中，顆粒物其實(shí)也很常見，比如噴霧，以及香煙、蠟燭和香燃燒產(chǎn)生的煙霧等，這些懸浮顆粒物在幾厘米的濃度差異可達(dá)50%或更高；在室外環(huán)境中，即使在穩(wěn)定的環(huán)境中，空氣污染的局部差異也可能非常大?！?a href="http://srfitnesspt.com/tags/盛思銳/" target="_blank">盛思銳（Sensirion）大中華區(qū)總經(jīng)理李錦華談到空氣污染時(shí)表示。

　　因此，了解所在位置的空氣污染程度就顯得比較重要了，畢竟空氣污染對(duì)人體的健康風(fēng)險(xiǎn)比較大。據(jù)2016年世界衛(wèi)生組織對(duì)疾病揭露與負(fù)擔(dān)的全球評(píng)估，全球 每年有1/9的死亡與環(huán)境污染有關(guān)，而只有1/10的人生活在符合世界衛(wèi)生組織空氣質(zhì)量指南的城市中。

　　為了讓人們更加清楚地知道所處環(huán)境的空氣質(zhì)量，盛思銳最近推出了長(zhǎng)期穩(wěn)定的高精度PM細(xì)顆粒物傳感器SPS30。該傳感器的檢測(cè)原理基于激光散射，結(jié)合了盛思銳創(chuàng)新的抗污染技術(shù)。加上高質(zhì)量和持久耐用的元件組合，SPS30的使用壽命在一天24小時(shí)持續(xù)運(yùn)行的情況下可以使用8年。而且無(wú)需清潔和維護(hù)，因而可避免傳感器漂移或故障問(wèn)題。

　　核心技術(shù)

　　談到為何SPS30擁有這些優(yōu)勢(shì)時(shí)，李錦華解釋說(shuō)，這主要得益于盛思銳多年來(lái)在傳感器領(lǐng)域的積累，“盛思銳在嚴(yán)苛的行業(yè)及應(yīng)用有長(zhǎng)達(dá)20年的氣流產(chǎn)品經(jīng)驗(yàn)，我們的產(chǎn)品主要用在汽車的進(jìn)氣口、醫(yī)療CPAP與重癥監(jiān)護(hù)，以及氣量計(jì)中用于測(cè)量氣體消耗的傳感器模塊等等。這些都需要抗污染技術(shù)的支持?！?/p>

　　現(xiàn)在，他們將這些經(jīng)驗(yàn)用在了SPS30上，讓SPS30內(nèi)的所有光學(xué)元件受到清潔空氣的保護(hù)，從而使得激光和光電二極管上沒有顆粒積聚。

　　隨后，PM2.5傳感器產(chǎn)品經(jīng)理Livio Lattanzio先生解釋說(shuō)，傳感器內(nèi)的清潔空氣并非傳感器內(nèi)產(chǎn)生，而是從外部引入的，至于具體的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)是他暫時(shí)還不方便透露。

　SPS30的抗污染核心技術(shù)。

　　李錦華指出，傳統(tǒng)的光學(xué)PM傳感器會(huì)由于灰塵和微粒持續(xù)在傳感器光學(xué)元件上積聚而導(dǎo)致測(cè)量精度受下降。因此，集成這些PM傳感器的設(shè)備在一段時(shí)間后不能正常工作，一般在一年，或者一年半后需要清除傳感器內(nèi)的灰塵或者更換部件，以恢復(fù)傳感器的正常工作。即使時(shí)常維護(hù)傳統(tǒng)PM傳感器的使用壽命一般是3年左右。而使用了盛思銳抗污染技術(shù)的SPS30則可以防止灰塵積聚和輸出性能下降。

　　李錦華還特意強(qiáng)調(diào)，盛思銳先進(jìn)的算法，保證了SPS30可精確測(cè)量不同類型的灰塵和其他顆粒?！翱諝庵械念w粒物有大小之分，一般來(lái)說(shuō)，越小的顆粒危害越大。這款SPS30采用精確高分辨率的粒度分級(jí)，基于檢測(cè)到的粒子成分組成，不僅可以檢測(cè)顆粒質(zhì)量濃度，還可以檢測(cè)不同大小顆粒物，可以檢測(cè)的顆粒檔次也較多，質(zhì)量濃度包括PM1.0、PM2.5、PM4.0和PM10，計(jì)數(shù)濃度包括PM0.5、PM1.0、PM2.5、PM4.0和PM10。”

　　產(chǎn)品尺寸僅為40.6×40.6×12.2 mm3，可用于對(duì)于尺寸要求較高的應(yīng)用，例如壁掛式或緊湊型空氣質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備。

盛思銳展示的最新PM2.5傳感器——SPS30

　　應(yīng)用領(lǐng)域

　　盛思銳旗下產(chǎn)品包括氣體和液體流量測(cè)量傳感器，差壓傳感器以及環(huán)境傳感類的溫度、濕度、揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）、二氧化碳和顆粒物（PM2.5）傳感器。其應(yīng)用領(lǐng)域主要包括汽車、醫(yī)療、建筑、工業(yè)過(guò)程控制以及消費(fèi)產(chǎn)品領(lǐng)域。目前，全球有三分之一的汽車和90%的呼吸機(jī)都安裝了其公司傳感器產(chǎn)品。

　　SPS30傳感器目前主要應(yīng)用于空氣凈化器、空調(diào)、空氣質(zhì)量和環(huán)境監(jiān)控器、暖通空調(diào)設(shè)備和控制通風(fēng)設(shè)備等。

長(zhǎng)期穩(wěn)定和高精度的PM細(xì)顆粒物傳感器 –SPS30