清华大学研发“电子皮肤”可监测人体信号

　　据新华社报道，记者从清华大学获悉，清华大学微纳电子系任天令教授团队日前研发出多层石墨烯表皮电子皮肤，该器件具有极高的灵敏度，可以直接贴覆在皮肤上用于探测呼吸、心率、发声等，在运动监测、睡眠监测、生物医疗等方面具有重大应用前景。

　　这一成果近日发表于国际纳米领域著名期刊《美国化学学会·纳米》上。

　　据介绍，电子皮肤是一种重要的生物医学传感器，要求器件拥有好的柔韧性和可伸缩性、高灵敏度、好的贴合度和舒适度。“石墨烯由于其出色的导电性和柔韧性，是电子皮肤的理想材料。但是将石墨烯更加舒适、美观、稳定、可靠地贴合在皮肤表面，从而采集人体各种生理信号一直是一个亟待解决的关键问题。”任天令解释。

　　通过对激光直写石墨烯微观结构的分析研究，任天令教授团队建立了以石墨烯带状结构为基元的裂痕理论模型，较好地模拟了由应力引起的阻值变化过程。“多层石墨烯表皮电子皮肤可以通过电阻变化实现对皮肤表面的微小形变等的监测，通过贴附在口罩、手腕、喉咙等多个位置分别实现对呼吸、心跳、语音等生理体征信号的测量。”任天令说。

　　此外，在器件研制过程中，团队创造了湿法剥离氧化石墨烯的新工艺，去除石墨烯氧化物，只留存石墨烯，使得器件更加美观，灵敏度更高，可耐受更高的温度。

　　空气污染分为室内环境和室外环境污染，“在室内环境中，颗粒物其实也很常见，比如喷雾，以及香烟、蜡烛和香燃烧产生的烟雾等，这些悬浮颗粒物在几厘米的浓度差异可达50%或更高；在室外环境中，即使在稳定的环境中，空气污染的局部差异也可能非常大。”盛思锐（Sensirion）大中华区总经理李锦华谈到空气污染时表示。

　　因此，了解所在位置的空气污染程度就显得比较重要了，毕竟空气污染对人体的健康风险比较大。据2016年世界卫生组织对疾病揭露与负担的全球评估，全球 每年有1/9的死亡与环境污染有关，而只有1/10的人生活在符合世界卫生组织空气质量指南的城市中。

　　为了让人们更加清楚地知道所处环境的空气质量，盛思锐最近推出了长期稳定的高精度PM细颗粒物传感器SPS30。该传感器的检测原理基于激光散射，结合了盛思锐创新的抗污染技术。加上高质量和持久耐用的元件组合，SPS30的使用寿命在一天24小时持续运行的情况下可以使用8年。而且无需清洁和维护，因而可避免传感器漂移或故障问题。

　　核心技术

　　谈到为何SPS30拥有这些优势时，李锦华解释说，这主要得益于盛思锐多年来在传感器领域的积累，“盛思锐在严苛的行业及应用有长达20年的气流产品经验，我们的产品主要用在汽车的进气口、医疗CPAP与重症监护，以及气量计中用于测量气体消耗的传感器模块等等。这些都需要抗污染技术的支持。”

　　现在，他们将这些经验用在了SPS30上，让SPS30内的所有光学元件受到清洁空气的保护，从而使得激光和光电二极管上没有颗粒积聚。

　　随后，PM2.5传感器产品经理Livio Lattanzio先生解释说，传感器内的清洁空气并非传感器内产生，而是从外部引入的，至于具体的实现细节是他暂时还不方便透露。

　SPS30的抗污染核心技术。

　　李锦华指出，传统的光学PM传感器会由于灰尘和微粒持续在传感器光学元件上积聚而导致测量精度受下降。因此，集成这些PM传感器的设备在一段时间后不能正常工作，一般在一年，或者一年半后需要清除传感器内的灰尘或者更换部件，以恢复传感器的正常工作。即使时常维护传统PM传感器的使用寿命一般是3年左右。而使用了盛思锐抗污染技术的SPS30则可以防止灰尘积聚和输出性能下降。

　　李锦华还特意强调，盛思锐先进的算法，保证了SPS30可精确测量不同类型的灰尘和其他颗粒。“空气中的颗粒物有大小之分，一般来说，越小的颗粒危害越大。这款SPS30采用精确高分辨率的粒度分级，基于检测到的粒子成分组成，不仅可以检测颗粒质量浓度，还可以检测不同大小颗粒物，可以检测的颗粒档次也较多，质量浓度包括PM1.0、PM2.5、PM4.0和PM10，计数浓度包括PM0.5、PM1.0、PM2.5、PM4.0和PM10。”

　　产品尺寸仅为40.6×40.6×12.2 mm3，可用于对于尺寸要求较高的应用，例如壁挂式或紧凑型空气质量检测设备。

盛思锐展示的最新PM2.5传感器——SPS30

　　应用领域

　　盛思锐旗下产品包括气体和液体流量测量传感器，差压传感器以及环境传感类的温度、湿度、挥发性有机化合物（VOC）、二氧化碳和颗粒物（PM2.5）传感器。其应用领域主要包括汽车、医疗、建筑、工业过程控制以及消费产品领域。目前，全球有三分之一的汽车和90%的呼吸机都安装了其公司传感器产品。

　　SPS30传感器目前主要应用于空气净化器、空调、空气质量和环境监控器、暖通空调设备和控制通风设备等。

长期稳定和高精度的PM细颗粒物传感器 –SPS30