http://kadhoai.com.cn 2026-05-03 23:49:11 來源:人民政協報 作者郭源生
傳感技術與計算機、通信技術同稱為信息技術三大支柱,被稱為“電子五官”,是萬物互聯的基礎,關乎和影響著大數據、5G、人工智能、虛擬現實等技術創新應用與產業發展。在此次新冠肺炎疫情下,傳感器在疫情管控中的作用至關重要。
人(ren)類(lei)永(yong)遠(yuan)不(bu)會(hui)擺(bai)脫(tuo)疾(ji)病(bing),但(dan)通(tong)過(guo)科(ke)技(ji)創(chuang)新(xin)與(yu)技(ji)術(shu)進(jin)步(bu)完(wan)全(quan)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)有(you)效(xiao)的(de)預(yu)防(fang)和(he)治(zhi)療(liao)。近(jin)期(qi),突(tu)如(ru)其(qi)來(lai)的(de)新(xin)冠(guan)肺(fei)炎(yan)疫(yi)情(qing)席(xi)卷(juan)而(er)來(lai),牽(qian)動(dong)著(zhe)全(quan)國(guo)人(ren)民(min)的(de)心(xin)。一(yi)場(chang)為(wei)阻(zu)斷(duan)疫(yi)情(qing)肆(si)意(yi)擴(kuo)散(san),防(fang)止(zhi)進(jin)一(yi)步(bu)漫(man)延(yan)的(de)戰(zhan)役(yi)全(quan)麵(mian)打(da)響(xiang)。在(zai)這(zhe)次(ci)全(quan)民(min)緊(jin)急(ji)行(xing)動(dong)戰(zhan)役(yi)中(zhong),除(chu)了(le)疫(yi)情(qing)防(fang)護(hu)用(yong)品(pin)和(he)設(she)施(shi)外(wai),以(yi)5G、人工智能、虛擬現實等為代表的一大批前沿性新技術開始應用。
新技術催生下的智能化呼吸機、監護儀、製氧機、fuyajiuhuchedengyiliaochanpindouzhanxianzaiyiqingfangkongdiyixian,zaiweizhongbingrenqiangjiuyijiyizhibingdukuosanzhongfahuilezhongdazuoyong。youcikejian,gaokejichanpinzaizhuliyiqingfangkongzhongdegongxiao,yijiyingduigezhongjinjitufashijianzhongdejiaosedouburonghushi。
作為疫情各種數據采集的基礎技術與核心部件,傳感器的關鍵作用更是無可比擬。其中聲敏、力敏、磁敏、氣敏、光敏、溫濕度、RFID射頻、介質生物(試紙、酶電極)等(deng)八(ba)大(da)敏(min)感(gan)元(yuan)器(qi)件(jian)及(ji)傳(chuan)感(gan)器(qi)無(wu)一(yi)例(li)外(wai)地(di)應(ying)用(yong)於(yu)各(ge)種(zhong)防(fang)控(kong)措(cuo)施(shi)和(he)場(chang)景(jing)之(zhi)中(zhong),有(you)其(qi)不(bu)可(ke)替(ti)代(dai)性(xing)。傳(chuan)感(gan)器(qi)在(zai)本(ben)次(ci)疫(yi)情(qing)管(guan)控(kong)中(zhong)發(fa)揮(hui)著(zhe)極(ji)為(wei)重(zhong)要(yao)作(zuo)用(yong)。
疫情中的紅外傳感器技術
從目前各種症狀來看,雖然“發熱”不(bu)是(shi)判(pan)斷(duan)感(gan)染(ran)肺(fei)炎(yan)的(de)唯(wei)一(yi)指(zhi)標(biao),但(dan)在(zai)沒(mei)有(you)完(wan)全(quan)精(jing)準(zhun)有(you)效(xiao)的(de)方(fang)法(fa)前(qian),體(ti)溫(wen)檢(jian)測(ce)就(jiu)成(cheng)為(wei)判(pan)斷(duan)是(shi)否(fou)感(gan)染(ran)的(de)關(guan)鍵(jian)指(zhi)標(biao)。麵(mian)對(dui)公(gong)共(gong)場(chang)所(suo)龐(pang)大(da)的(de)流(liu)動(dong)人(ren)口(kou),要(yao)在(zai)移(yi)動(dong)狀(zhuang)態(tai)下(xia)快(kuai)速(su)、準確、jishijiancebingshaizhachufeizhengchangtiwenzhiguanzhongyao。zheduiyufeijiechushidehongwaicewenyilaishuo,yibushikunnandewenti,bulunshilishihongwaicewenyi,haishishouchierwenqiang、額溫槍等紅外檢測設備,都能準確達到精度要求。在此類設備中,主要發揮功效的就是能達到醫用計量標準和參數指標要求的高精度、高可靠和高穩定性、一致性的紅外溫度傳感器。
紅外測溫儀是由光學係統、光電探測器、信號放大器及信號處理、顯xian示shi輸shu出chu等deng部bu分fen組zu成cheng。人ren體ti的de紅hong外wai輻fu射she的de熱re像xiang信xin號hao,經jing過guo光guang學xue接jie收shou器qi傳chuan輸shu給gei調tiao製zhi器qi,在zai消xiao除chu大da麵mian積ji的de背bei景jing幹gan擾rao信xin號hao後hou,將jiang紅hong外wai輻fu射she的de熱re像xiang信xin號hao轉zhuan變bian成cheng電dian信xin號hao,再zai經jing過guo放fang大da器qi和he信xin號hao處chu理li,並bing按an照zhao儀yi器qi內nei設she的de算suan法fa和he目mu標biao發fa射she率lv校xiao正zheng後hou,最zui終zhong轉zhuan變bian為wei被bei測ce目mu標biao的de溫wen度du值zhi。簡jian單dan來lai說shuo,紅hong外wai傳chuan感gan器qi在zai接jie收shou到dao物wu體ti發fa出chu的de能neng量liang後hou,通tong過guo其qi光guang學xue係xi統tong將jiang紅hong外wai能neng量liang轉zhuan換huan成cheng電dian信xin號hao,通tong過guo模mo型xing算suan法fa及ji參can數shu校xiao準zhun,將jiang其qi轉zhuan換huan為wei醫yi用yong級ji的de高gao精jing度du溫wen度du值zhi。相xiang對dui於yu其qi他ta類lei型xing的de測ce溫wen方fang式shi,紅hong外wai測ce溫wen方fang式shi的de優you勢shi在zai於yu快kuai速su、直觀、非接觸檢測。
目mu前qian,呼hu吸xi機ji是shi眼yan下xia患huan者zhe最zui需xu要yao的de醫yi療liao設she備bei,改gai善shan呼hu吸xi是shi重zhong要yao治zhi療liao手shou段duan。由you於yu病bing毒du感gan染ran後hou,呼hu吸xi困kun難nan是shi危wei重zhong病bing人ren的de典dian型xing症zheng狀zhuang,而er呼hu吸xi機ji能neng使shi肺fei泡pao在zai呼hu氣qi末mo保bao持chi一yi定ding壓ya力li,增zeng加jia功gong能neng殘can氣qi量liang,防fang止zhi肺fei泡pao萎wei陷xian,從cong而er改gai變bian通tong氣qi和he換huan氣qi功gong能neng,實shi現xian對dui病bing人ren進jin行xing輔fu助zhu呼hu吸xi治zhi療liao的de目mu的de。持chi續xu正zheng壓ya通tong氣qi(CPAP)的呼吸機裝置,可強迫空氣進入肺部,在整個呼吸周期內人為施加一定程度的氣道內正壓。如果病人出現呼吸暫停,CPAP呼吸機可根據預設的頻率進行必要的機械通氣。這就需要呼吸機中設計安裝多個傳感器,用於實時、持續、穩定、精確地監測和控製氣流、壓力和溫濕度等參數指標,以保持患者獲得持續、舒適的呼吸功能。因此,呼吸設備都會安裝有氣體質量流量、壓力、濕度、溫度和磁等傳感器。而這些種類的傳感器同樣在其他臨床應用中發揮著獨特的作用。
傳感器技術在疫情中的應用
重症患者其動脈血液中的氧含量高低是醫生用於檢測和評價生命體特征的重要指標。
目前,最常用的醫用氧傳感器是電化學式,俗稱氧電池。氧氣進入傳感器後,內部所含的鉛(Pb)逐漸被氧化成PbO2,其壽命隻能1年nian左zuo右you。作zuo為wei創chuang新xin型xing替ti代dai產chan品pin,一yi種zhong順shun磁ci原yuan理li的de氧yang氣qi傳chuan感gan器qi逐zhu步bu開kai始shi使shi用yong。其qi工gong藝yi較jiao複fu雜za,價jia格ge較jiao高gao,但dan壽shou命ming長chang,是shi非fei消xiao耗hao品pin,可ke長chang期qi使shi用yong不bu用yong更geng換huan。此ci外wai,若ruo通tong過guo夾jia帶dai式shi可ke穿chuan戴dai設she備bei進jin行xing血xue氧yang飽bao和he度du監jian測ce,可ke避bi免mian采cai血xue抽chou樣yang,實驗室手工分析等繁雜過程,是實現動態變化的實時信息獲取與監測的有效方法,即可以保障病情判斷的準確性、及時性以及血氧動態變化的連續性。伴隨氧傳感器同時使用的還有醫用二氧化碳傳感器,疫情防控中的應用場合更為普遍。包括呼吸機、救護氧艙、麻醉劑、嬰兒培養箱、ICU病房以及住院隔離區環境監測等等。
除此之外,疑似患者甄別試紙、試劑數據、醫療可穿戴產品、大小型製氧機、醫用機器人、護理機器人等等。以及各種實驗、化驗檢測;醫療器械與監控設備,智能化醫院環境與裝備設施,甚至是生產醫療相關產品的自動化、智能化、數據信息化過程無疑大量使用了各種不同結構類型的傳感器,傳感器在醫療中的應用更是數不勝數,舉不勝舉。
總之,作為數據采集的唯一功能器件和信息化基礎產品,傳感器可量化精準地獲取人體血糖、血脂、血氧、血壓、心動、腦電、皮電、體溫等所有反映健康體征的生理參數指標。
zaibenciyiqingzhong,chuanganshebeizaiyiliaoxingyeyingyongkeweishiwuchubuzai。renmenqidaizhetongguoyiqingfangkongchengxianchudebutongchangjinghetuchuwenti,geixiangguanqiyetigongxiangguanjishuxinxihechuangxinsilu,shideyeneiqiyeyiciweiqiji,tongguokuajiederongheyuxietong,buduanchuangxinchugengduodeshengwuyixuechuanganqi,yimanzuguojiaduiyingjitufashijianyujingjiancehefangkongjiancedejishixingxuqiu。
傳感器產業化迫在眉睫
zaidangqiandeyiqingfangkongzhongsuiranbaolulezhuduokejichuangxinyingyongwenti,danshiyeweiyiganzhijishuweidaibiaodechanyehuahejishuchuangxinchuangzaolelianghaodefazhanqiji,mingquejishuchuangxindejutimubiaohefangxiang,xingchenglexindefazhanjihui。raner,zaidangqianguojijingzhengbeijingxia,shouchangqishichanglongduanhejishufengsuodezhiyue,yaoxiangcongfadaguojiahuoquhexinjishuheguanjiangongyishibukenengde。erguoneizhongduodechuanganqiqiyejunweizhongxiaoxingqiyeshenzhishixiaoweixingqiye,juyoujiaoqiangdechuangxinyishihechuangxindongli,danwanquanyikaomanmanjileigezhongziyuanshixiangaojishu、高投入的自主創新,顯然是創新能力不足!長此已久,自然難以形成國際競爭能力,逐步會失去信心。這也是我國當下傳感器產業發展的“尷尬”與“無奈”。
針對當前我國傳感器產業技術、工藝、人才、shichangdengxingyefazhanxianzhuang,jieheyiqingfangkongzhanyixuqiuhebaoluchudewenti,yijichanyechangqifazhanxuyao,yingdangzhidingtongchouguihuahezhanlvexingfuchixiangguanzhengce,zhubuxingchengwoguochuanganqichanyedezizhukekongheshichangfanrong。
首先需要提升傳感器行業的戰略地位,把傳感器定為“國家產業發展重點目標”,列為“國家戰略”項目,在“十四五”規劃中列為重點支持,優先發展的內容。
具體希望國家設立專項資金予以支持,全麵提升行業影響力和國際競爭力。重點提升敏感機理、敏感材料、新型工藝的創新性研究與開發能力,加快推進用於物理量、化學量、生物量中的半導體、陶瓷、高分子有機、光導纖維等各種新型敏感材料、複合功能材料的創新研發和產業化;重點提高基於MEMS、薄膜、介質隔離、微熔式、矽-矽鍵合與熔封、塑料封裝、特殊結構封裝等各種新型工藝技術的應用水平和能力。
另外,全麵提升產業化能力。重點支持半導體、陶瓷、金屬、高分子、超導、光纖、納米等材料及各種複合材料為基礎的工藝技術開發,鼓勵企業加大對力、磁、氣、光、熱、濕、離子敏、射線敏、生物敏、毫米波、激光雷達等生產工藝級裝備投入,促進產業化整體水平的提高。
提升產品智能化水平。重點支持具有數字補償、網絡化、智能化、多功能複合技術傳感器產品。推進產品向集成式、複合式、微型化、高可靠、高穩定性、低功耗、低成本等多功能、一體化、標準化方向發展;重點支持並推進麵向物聯網、移動互聯網、工業互聯網、新一代通信網絡,以及智慧城市、機器人等發展需求,以及個性化指標和特點突出的智能化傳感器產品的產業化,打通產、用壁壘和瓶頸。
完(wan)善(shan)技(ji)術(shu)標(biao)準(zhun)體(ti)係(xi)。製(zhi)定(ding)行(xing)業(ye)規(gui)範(fan)與(yu)標(biao)準(zhun),加(jia)快(kuai)提(ti)升(sheng)傳(chuan)感(gan)器(qi)產(chan)品(pin)的(de)第(di)三(san)方(fang)檢(jian)測(ce)等(deng)公(gong)共(gong)服(fu)務(wu)能(neng)力(li),鼓(gu)勵(li)企(qi)業(ye)設(she)立(li)符(fu)合(he)公(gong)共(gong)服(fu)務(wu)能(neng)力(li)和(he)標(biao)準(zhun)要(yao)求(qiu)的(de)專(zhuan)業(ye)產(chan)品(pin)檢(jian)測(ce)中(zhong)心(xin)。鼓(gu)勵(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)及(ji)應(ying)用(yong)行(xing)業(ye)領(ling)域(yu)組(zu)建(jian)產(chan)業(ye)聯(lian)盟(meng),製(zhi)定(ding)聯(lian)盟(meng)標(biao)準(zhun),積(ji)極(ji)促(cu)進(jin)跨(kua)行(xing)業(ye)、跨專業、跨企業橫向聯合。
注重高端人才培養。鼓勵專業機構和科研院所對傳感器產業鏈專業化高端人才培養;注重跨界融合與複合型人才培養;重點培養有創新能力的企業家人才。鼓勵並支持通過市場化的重組、收購兼並,形成龍頭企業和行業領軍企業,提升全行業競爭力。
(文章轉載自人民政協報。作者郭源生,係九三中央科技委副主任,中國傳感器與物聯網產業聯盟副理事長)