人體表皮傳感技術的案例
：提出皮膚-電極界面傳感模式
近日，南方科技大學材料科學與工程系郭傳飛教授團隊在柔性傳感技術研究方面取得進展。該團隊提出了“皮膚-電極界面傳感模式”，通過簡單地在皮膚表面貼附電極即可實現高靈敏度、高分辨率的觸覺傳感功能，為人體表皮傳感技術和可穿戴電子技術領域提供了一種全新的思路，相關論文以“Skin-Electrode Iontronic Interface for Mechanosensing”為題發表在學術期刊Nature Communications。
人體皮膚具有觸覺感知功能，可以感受到外界的力刺激，是人類與外界交互的重要器官。然而，一部分人群可能因為患病或神經受損等原因喪失部分觸覺功能，因此，需要開發一種表皮傳感器件，幫助觸覺功能障礙的人群恢復觸覺。除了以上需求，人類還需要表皮電子器件或可穿戴設備采集人體生理信號，以實時監測人體健康狀態。但已有的傳感器通常為多層結構，其中一種靈敏度極高的離-電型器件通常需要用到一層離子凝膠或水凝膠材料，這層離子材料可以和電極之間形成雙電層，從而提供極高的界面電容密度。但是，離子凝膠往往具有毒性，而水凝膠則容易脫水。此外，多層的器件結構難以在皮膚上長期穩定貼附，透氣性不好，可能會帶來皮膚炎癥等問題。因此，在人體表面貼附電子皮膚往往不具有實用性。
研究團隊提出的“皮膚-電極界面傳感”概念，直接用人體皮膚作為觸覺傳感器的活性材料。人體皮膚是一種天然水凝膠，它能長期保持穩定的離子導電性。通常，人體皮膚表面的多孔角質層和汗液形成一層天然的含水多孔結構。
展開 北京林業大學郝翔/彭鋒：超快制備有機水凝膠：具有紫外線阻斷、抗凍、抗干燥和皮膚表皮傳感特性
凝膠粘附在各種基材表面的照片，包括 (f) 紙、玻璃、樹葉、花瓣、木材、橡膠、磁鐵、葡萄、鋁、石頭、聚四氟乙烯 (PTFE)、銀
和鈦箔和
(g) 人類手臂的表皮。(h) 通過搭接剪切強度測試對凝膠的粘附定量的示意圖。(i) W
1
G
2
凝膠在五種典型基材上的粘附強度。(j) W
x
G
y
凝膠在單一木材基材上的粘附強度。
表皮感覺研究
圖
4
(a) W
x
G
y
凝膠的電導率。(b) 不含和含甘油的凝膠（W
1
G
0
和W
2
G
1
）在 -20 °C 下的燈泡亮度演示。(c) 相對電阻變化 (ΔR/R
0
) 與外加應變之間的關系。W
2
G
1
凝膠組裝成可穿戴表皮傳感器，實時監測人體動作和細微發音。當女孩彎曲她的手背 (d) [(e) 是 (d)] 和手指 (f) 的放大圖像，并發音“是或否”(g) 時，監測相對阻力變化。
總結
總之，團隊展示了一種通過自催化
Ls-Cu
2+
系統制備具有導電性、抗凍性、自粘附性和抗紫外線能力的有機水凝膠的簡單方法。Ls-Cu
2+
自氧化還原對在含有甘油和水的二元溶劑中保持動態醌-鄰苯二酚氧化還原平衡，可有效加速羥基自由基的產生，觸發聚合物單體（HEAA）的超快速聚合，而無需去除氧。可以通過調整 Cu
2+
濃度或水與甘油的比例來協調凝膠化率。盡管快速聚合，制備的凝膠也表現出很好的機械性能。此外，由于 Ls-Cu
2+
和甘油的存在，可以將紫外線阻擋、防凍/干燥、自粘和導電性能整合到凝膠中。
團隊
設想 Ls-Cu
2+
對可以作為一種強大的工具來實現具有多功能特性但高效運行的凝膠材料
。
展開 空氣凈化器裝載CO傳感器保護人體健康
（ppm,氣體體積濃度比例，百萬分之一）
一種裝有CO傳感器的空氣凈化器,在機體內安裝有風機,靜電吸附裝置和CO傳感器.空氣凈化器有效凈化空氣中的微塵顆粒和細菌,檢測控制空氣中的CO含量,讓人們知道空氣中的CO含量,有利保護人們身體健康，在一氧化碳濃度影響人體健康之前急促報警,提示用戶通風或者離開。工采網提供空氣凈化器中CO傳感器TGS5141，來實時監測CO的濃度：
CO傳感器TGS5141的特點：
* 超小型
* 可電池驅動
* 對一氧化碳選擇性/重復性高
* 對一氧化碳具有很高的線性輸出特性
* 校準簡便易行
* 使用壽命長
* 取得UL認證
* 滿足 UL2034, EN50291和EN54-31的要求
展開 依靠人體自帶“燃料” 傳感器充當“私人醫生”
不同于常用的鋰離子電池，生物燃料電池是完全無毒的，因此作為人體植入物更具前景。此外，它也比傳統的生物燃料電池更穩定和靈敏。
研究人員表示，利用規模經濟效益，他們研發的傳感器可以通過大規模量產以降低制造成本。
雖然傳感器已經在實驗室進行過測試，研究人員希望能在毛細血管中進行測試和演示，上述行為需要獲得監管機構的批準。研究人員還在致力于進一步改善并提高生物燃料電池的功率輸出。
Gupta補充道，“將生物燃料電池技術和先進的電子元件相結合將成就一段‘佳話’，我們可以預見到多種未來應用。”
研究團隊成員還包括來自機械和材料工程學院的Yuehe Lin和Annie Du，以及之前在華盛頓州立大學護理學院，現在在威爾頓大學（Walden University）的Martin Schiavenato。開發傳感器的項目由華盛頓州立大學Grand Challenges種子基金資助。
展開 
低成本的塑料傳感器：可用于監測人體健康狀況！
因為傳感器并不是由金或鉑之類的金屬組成，所以它的制造成本相對較低，并且很容易與可拉伸的柔性基底結合到一起，從而實現可穿戴或者植入式的傳感應用。
Pappa 表示：“植入式設備使我們能夠在壓力狀態下，例如發病期間或者前一刻，實時檢測大腦的代謝活動，用于預測發病或評估治療。”
目前，研究人員正在計劃開發一種在體外實時檢測人類細胞代謝活動的傳感器。Pappa 所處的生物電子系統和技術小組正專注于開發模仿我們器官的近似模型，并精準地實時評估這些模型的技術。先進的傳感器技術可以與這些模型一起使用，測試藥物的效力與毒性。
展開 可注射的生物傳感器：有望長期檢測人體酒精含量！
導讀
近日，美國加州大學圣迭戈分校開發出一種小型化、低功耗、可注射的生物傳感器，它將可以用于長時間、不間斷的酒精檢測。該芯片小到足以嵌入人體表皮之下，并能通過可穿戴設備例如智能手表或貼片無線供電。
背景
飲酒，是一種歷史悠久而普遍的生活習慣和社會風俗。許多朋友都喜歡喝酒，但是也許很多人并不清楚，酒是世界上使用最為廣泛的成癮性物質。長期過量飲酒可造成酒精濫用和酒精成癮，并伴發多種精神損害、軀體損害和社會損害。
對于酒精成癮癥患者的治療來說，其中一個重要挑戰就是，缺少用于常規檢測的便捷工具。目前，評估血液中酒精含量的最常規方法就是：呼吸分析儀。但是，它的缺點是相對笨重，還需要患者主動吹氣，且并不是十分精準。血液測試是最精準的方法，但是需要訓練有素的技術人員才能操作。
也許，將酒精傳感器如同文身一樣佩戴在皮膚上，是一個有前途的新選擇。筆者也曾介紹過這方面的創新案例，例如美國國家生物醫學影像與生物工程研究所開發的生物傳感器貼，就如同文身一般，它可以刺激汗液分泌，并檢測汗液中的酒精含量。但是，文身類的皮膚貼片也存在一些缺點，就是很容易被移除，且只支持一次性使用。
（圖片來源：美國化學會）
創新
近日，美國加州大學圣迭戈分校（University of California San Diego ）開發出一種小型化、低功耗、可注射的生物傳感器，它將可以用于長時間、不間斷的酒精檢測。該芯片小到足以嵌入人體表皮之下，并能通過可穿戴設備例如智能手表或貼片無線供電。
（圖片來源：David Baillot / 加州大學圣迭戈分校雅各布工程學院）
加州大學圣迭戈分校雅各布工程學院電氣工程系教授、該項目的領頭人 Drew Hall 表示：“這項工作的最終目標是開發一種常規的、不惹眼的酒精與藥物檢測設備，用于藥物濫用患者的治療項目。
展開 符合RoHS認證的無鉛氧氣傳感器,為人體健康及環境保駕護航
英國Alphasense 環保三電極無鉛氧氣傳感器（O2傳感器）LFO2-A4完全符合歐盟的RoHS指令
目前市場上常用的電化學氧氣傳感器含有毒物質“鉛”，英國Alphasense 無鉛氧氣傳感器LFO2-A4完全符合歐盟的RoHS指令，由無鉛氧氣傳感器制造的檢測儀將有助于企業進入歐洲市場。
一、無鉛環保三電極氧氣傳感器（O2傳感器）LFO2-A4描述：
氧氣傳感器（O2傳感器）LFO2-A4主要用于測量環境中氧氣氣體濃度，英國Alphasense的無鉛環保三電極氧氣傳感器，比常規的壽命更長，達到4年以上壽命。
二、無鉛環保三電極氧氣傳感器（O2傳感器）LFO2-A4主要特性：
（1）氧氣傳感器測量范圍(%): 0-30
（2）工作壽命: 4年以上
（3）尺寸（mm）: Φ20.3×16.5mm
（4）輸出: 95 - 115 μA @ 20.9% O2
（5）響應時間t90(秒): < 20 從20.9%到0
（6）線性度(ppm): <0.1 在10% O2的誤差
（7）重量: < 6g
（8）溫度范圍: -30 - 50℃
（9）壓力范圍:80 - 120Kpa
（10）濕度范圍: 5 - 95%RH
（11）儲存時間: 6月(儲存溫度3 - 20℃)
三、無鉛環保三電極氧氣傳感器（O2傳感器）LFO2-A4應用范圍：
無鉛氧氣傳感器應用廣泛，在煤礦，鋼鐵，石油化工，醫療等都廣泛使用
四、無鉛環保三電極氧氣傳感器（O2傳感器）LFO2-A4典型應用：
氧氣報警器，氣體分析儀
展開 “人體接近檢測”傳感器可減少貼身輻射，帶來酷炫的應用體驗
圖|“人體接近測”傳感器/PerSe已有和未來的部分應用案例
人體手術過程中溫度和壓力監控中應用的光纖傳感器
推薦兩款由工采網從國外引進應用在人體手術中的光纖傳感器，首先是光纖壓力傳感器 - FOP-M260，FOP-M260光纖壓力傳感器是專為醫療領域涉及的小體積，高精度的傳感器。完全抗電磁干擾且對人體完全本質安全。廣泛應用于心血管科、腸胃科、藥物學等醫療領域。
最后是光纖溫度傳感器 - THR-NS-1084A，基于產品設計，該款溫度探針能夠滿足全世界范圍內在過熱和熱療領域活躍的科學家及研發者所需的可操作性和可靠性。具有溫度分辨率、探針尺寸小、重復性優異、易于插入、長期穩定等等優點。
展開 PID傳感器在醫療領域人體呼出VOC氣體檢測裝置中的應用
VOC的檢測技術
內置PID傳感器的醫用人體呼出VOC氣體檢測裝置,包括吹氣口,干燥管,PID傳感器,主控制器,顯示器,待檢測的混合VOC氣體經過吹氣口進入至干燥管,干燥后的混合VOC氣體通過至PID傳感器進行檢測VOC氣體的粗含量和成分,粗含量和成分的檢測數據進行傳輸至主控制器,主控制器傳輸至顯示器上,顯示器進行顯示檢測的混合VOC氣體內的分子及其含量.能夠準確地提高測量人呼出氣體中VOC成分的含量.工采網推薦英國Alphasense PID光離子氣體傳感器 VOC氣體傳感器 (高靈敏度） PID-AY5和PID光離子氣體傳感器 VOC氣體傳感器 (中量程）PID-AR5：PID-AY5可以測量(1.5ppb-20ppm)量程范圍的VOCs（可揮發性有機物）和一些有毒氣體，采用zui先進傳感技術的OEM氣體傳感器，高靈敏度VOCs氣體傳感器PID-AY5專為檢測市場上zui寬泛動態范圍的VOCs設計，而其性能不受影響。PID-AR5可以測量(10ppb-200ppm)量程范圍的VOCs（可揮發性有機物）和一些有毒氣體。VOCs氣體傳感器-PID-AY5/PID-AR5是簡單的即插即用式傳感器，能在多種不同的應用中對數千種揮發性有機化合物 (VOCs) 提供動態且可靠的響應。該傳感器專為擴散式和在線泵送式采樣而設計，提供出色的響應時間和清除率。傳感器采用具有特殊亮度和穩定性的燈泡，能夠在較長時間內可靠地檢測揮發性弱和不易檢測的化合物。
展開 核磁共振設備工作過程人體溫度監控中應用的光纖溫度傳感器
最后推薦一款應用在核磁共振檢查中溫度監控的光纖傳感器，由工采網從國外引進的光纖溫度傳感器 - THR-NS-1084A，基于產品設計，該款溫度探針能夠滿足全世界范圍內在過熱和熱療領域活躍的科學家及研發者所需的可操作性和可靠性。具有溫度分辨率、探針尺寸小、重復性優異、易于插入、長期穩定等等優點。
利用人體對周圍電磁波的增強感應，直接可視覺觸覺感知和超靈敏觸覺傳感器
利用天線收集電磁波能量的技術是一個由來已久的研究方向，但利用電磁波來提供觸覺傳感的觸發源卻是一個新的研究切入點。這是該課題組首次提出的新器件設計，可為之前基于納米發電機的傳感技術提供輔助與支持。他們在實驗中發現通常被認為是電磁噪聲的環境電磁信號可以成為實現觸覺檢測的良好觸發源。觸覺識別是許多應用的關鍵技術，因此可視化的觸覺傳感有重要的研究意義。由兩個發光二極管(LEDs)組成的電路被設計為傳感器單元，人體接觸可以放大該電路中電磁波感應的靜電信號，從而增強LED的亮度。因此，基于這種策略可以實現觸覺的可視化傳感。在此基礎上，通過所制備的集成于手指上的可拉伸半透明微型傳感矩陣，實現了對微小物體觸碰點及物體形狀的傳感檢測，其最小有效檢測觸碰力可小于0.001牛頓。另外，基于這種傳感方法，結合具有良好拉伸性的導電水凝膠和彈性電極材料，研究人員同時展示了相應的器件對于滑動軌跡和壓力變化的檢測和可視化傳感，表明了該項傳感技術在實現不同目的應用上的良好適用性。電磁波普遍存在于我們的生活和工作環境，因而基于這種策略的觸覺傳感器有很大潛力被應用于許多領域，如工廠自動化、智能機器人、人機交互等。
【圖文導讀】
圖1. LED傳感器器件工作原理
a) 器件工作機制示意圖；
b) 當接觸節點被人體觸摸時，發光二極管的亮度變化；
圖2.
展開 長春工業大學高光輝：生物基水凝膠傳感器，用于測量具有穩定附著力和超高韌性的人體運動
【科研摘要】
適應性可以滿足基本的技術應用要求。因此，迫切需要具有持久的粘合性，超高的韌性和超彈性的水凝膠基換能器。最近，
長春工業大學
高光輝教授
團隊
通過將
羧甲基殼聚糖和酪蛋白酸鈉引入聚丙烯酰胺水凝膠體系中，成功制備了皮膚狀水凝膠傳感器。
另外，聚丙烯酰胺
-酪蛋白鈉-羧甲基殼聚糖鈉（PAAM-SC-CC）水凝膠具有很強的機械性能和出色的機械柔韌性，這在很大程度上歸功于足夠的能量耗散機理。
出人意料的是，PAAM-SC-CC水凝膠對各種固體基質和人體皮膚均表現出穩定且可重現的粘合力。由于酪蛋白酸鈉驅動的大量游離離子，PAAM-SC-CC水凝膠可以保持穩
定而靈敏的離子電導率，而無需添加其他填料
。
實驗證明，它可以應用于復雜信號的人體運動監控領域。因此，
PAAM-SC-CC水凝膠傳感器可以監測人體在不同應變范圍內的運動，包括喉嚨運動和關節伸展。可以想到具有各種特性的這種基于水凝膠的柔性換能器，以擴大生物電極，人機，個性化醫療健康領域等的應用領域。
相關論文以題為
Bio-Based Hydrogel Transducer for Measuring Human Motion with Stable Adhesion and Ultrahigh Toughness
發表在《
ACS Appl. Mater. Interfaces
》上。
【主圖導讀】
圖
1.
與PAAM-SC-CC水凝膠有關的結構機理和應用顯示。
圖
2.
展開 基于Insplorion納米等離子傳感技術（NPS）的二氧化氮傳感器模塊
環保領域
在環保領域，二氧化氮傳感器已貫穿于空氣質量評估、污染源監管、政策制定與公眾服務等多個環節。精準監測二氧化氮濃度，不僅為大氣污染防治提供關鍵數據支撐，更推動環境管理從"經驗判斷"邁向"數據驅動"，為科學治污提供核心支撐。
通過部署高密度傳感器網絡，環保部門可以實現對污染源的精準識別、動態評估與科學治理。數據采集平臺整合多渠道監測源的空氣質量指標，包括AQI及PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO、O3等，對監測信息進行統一匯聚和歸口管理，支持AI數據演算分析工作。這一體系不僅是打贏"藍天保衛戰"的核心支撐，也為環保法規的制定與執行提供了堅實的數據基礎。
二、二氧化氮檢測儀中的核心傳感元件
在各種二氧化氮檢測儀中，NO2傳感器作為核心檢測元件，其作用是將環境中NO2的濃度轉化為可讀、可傳輸的電信號。結合物聯網技術，這些傳感器可構建大規模監測網絡，為環保部門提供動態污染分布數據，持續優化減排策略。傳感器的性能——包括檢測下限、選擇性、響應速度、長期穩定性和環境適應性——直接決定了整個檢測系統的可靠性和實用性。
目前市場上存在多種NO?傳感器技術路線，各具特色：
電化學傳感器：技術成熟、成本適中，在工業安全領域應用最廣，具備良好的線性響應和較低功耗，但高溫高濕環境下的長期穩定性仍是挑戰。
光學等離子傳感器：以瑞士Insplorion的NPS技術為代表，基于Insplorion?專有納米等離子傳感技術（NPS）的光化學傳感器，具有極高的表面靈敏度和優異的長期穩定性，適用于ppb級別的痕量檢測。
其中，Insplorion的納米等離子傳感技術代表了光學傳感路線的前沿方向，下文將作詳細介紹。
展開 激光位移傳感技術解析：工業激光傳感新方案
深孔檢測示意圖
此外，MX－G系列激光同軸振動傳感器可實現納米級的遠距準確測振，測振頻率范圍及振幅靈敏度可與常用LDV相當，具有光收發一體、同軸測量、安裝方便、抗干擾性強，不受粉塵或測量面光強度變化影響等特點，可用于喇叭振幅檢測、軸承振動檢測、車床振動監測、汽車振動檢測等方面。
振動檢測示意圖
如文章開頭介紹，此類傳感器在測位移模式下可以直接進行透明物體（如薄膜，玻璃板或玻璃鏡頭）厚度的測量，而測振模式下（也是一種相位測量模式）則可以進行玻璃彎曲度的快速檢測。可以說，摯感光子的新型傳感技術和傳感平臺代表了我國在工業級激光傳感器技術方面的一個創新力。具體的技術細節可通過他們的官網去了解。
資本涌入 前景廣闊
總體而言，我國傳感器技術相對落后，但近年來我國陸續制定有利于傳感器產業發展的政策，并建立了多個傳感技術、機器人國家重點實驗室。此外資本市場（包括政府的基金） 也加大了對激光傳感行業的投入，良好的政策土壤與資本關注將為傳感器企業帶來良好的生存環境。
在未來，以激光位移傳感器為代表的的各類激光傳感器需求總體將保持快速增長的態勢，而隨著國內各項鼓勵政策的落實，激光技術的持續創新進步和激光位移傳感器產品性能的不斷提升，我國激光位移傳感器的大規模商業化應用將很快成為現實。
展開 