韩国大邱庆北科学技术大学：研究用于持续呼吸监测和呼吸康复的3D打印磁性空气压力传感器

传感新品

【韩国大邱庆北科学技术大学：研究用于持续呼吸监测和呼吸康复的3D打印磁性空气压力传感器】

便携式检测技术的快速发展使得许多患有慢性呼吸系统疾病的患者能够及时进行诊断、监测和治疗。目前，最大的挑战在于进一步优化测试设备，以提升功能多样性、效率和性能，并且更好地满足患者的特定需求。考虑到慢性呼吸系统疾病患者可能存在呼吸困难的情况，我们开发了一种呼吸传感器，专注于低气压范围内的敏感度。与简单的气流数据不同，该传感器利用基于磁性的压力传感器输出呼吸气压。这种非传统但高度可靠的方法，结合传感器简单的3D打印设计，提供了广泛的可调性和功能性。凭借其出色的敏感性、显著的吸气和呼气区分能力，以及完全可重现和便捷的设计，我们相信这种呼吸传感器将为开发生物医学领域内的多模态和多功能呼吸传感器铺平道路。

当今世界上一些最严重和普遍的疾病之一与肺部有关。这些疾病通常被定义为慢性呼吸系统疾病（CRDs），包括慢性阻塞性肺疾病（COPD）、哮喘、职业性肺病和肺动脉高压。通常，这些疾病的诊断需要专用工具，如肺功能仪，它们可以根据气量和流速来分析量化肺部功能。然而，除了诊断目的外，治疗这些疾病的生物医学设备的另一个重要功能是在患者日常生活中持续监测其健康状况，其中通常使用简单但坚固的设备，如气流传感器或呼吸传感器。由于呼吸病毒的迅速出现，包括最近的COVID-19大流行，这些监测设备现在需求日益增加。

图1. 呼吸传感器的设计及工作机制。

图2. PHMR传感器工作机制及PHE表征。

图3. 完全组装的呼吸传感器的特性。

图4. 呼吸传感器的演示、应用与功能化。

开发了一种使用稳健的磁性PHMR传感器作为主要感应机制的3D打印呼吸传感器，能够检测和区分吸气和呼气的气压变化。当呼吸气流进入时，由于PDMS薄膜内嵌磁铁的运动引起磁场变化，进而激发PHMR传感器输出电压的变化。多位志愿者进行了多次呼吸示范，展示了传感器测量的多样化呼吸模式。除了正常呼吸外，还展示了运动和冥想状态下的呼吸示范。为了适应深呼吸的更高压力范围，通过改变PDMS膜的厚度对传感器进行了修改。可以进一步修改以扩展传感器的功能。为了验证这一点，引入了IMT设备，通过在传感器主体上添加几个额外的组件。这种呼吸传感器设计具有高度的适应性和可修改性，允许广泛的功能和设计应用。

传感动态

【让国产光纤传感技术守护大国重器安全——专访中国工程院院士、武汉理工大学战略科学家姜德生】

中国工程院院士、武汉理工大学战略科学家姜德生是我国光纤传感技术研究的先驱者。他打破国外技术封锁，带领团队研制出我国第一个光纤传感器，研发出光纤传感设备核心器件，编制了光纤传感领域国家标准，形成了具有我国完全自主知识产权的光纤传感成套生产技术与装备，破除了国外技术产品垄断，使我国光纤传感技术实现了从无到有、从有到优的跃升。

姜德生院士团队开发的光纤传感产品被院士同行评价为“带来监测领域里的一场革命”。他率队攻关研发的新一代大容量光纤传感网络核心技术，在首次工业化生产出单纤超过十万个光栅传感器的产品，形成大容量、高密集、高精度的光栅阵列光纤传感网络系统，取得了世界领先的创新成果，我国光纤传感技术实现了从跟跑向并跑、领跑的战略性转变。该技术在C919大飞机、机场智能跑道、智慧地铁、智能高速公路等多个国家战略任务和重大工程中实现首次示范应用，守护大国重器安全。

姜德生院士是不懈的追光者，追逐的是光纤传感技术突破，在三尺讲台和工程科研最前沿，用科学家精神滋养着青年学生，带领他们把论文写在祖国的大地上。他带领团队搏击在光纤传感技术的制高点，指引他们成为各领域的“智能脊梁”，他也是温暖的发光者，照亮的是学子们的前进方向；他尤为重视学生的交叉学科思维的培养，把科学精神和创新种子撒向中小学生，点亮他们科技强国的梦想。

为光纤传感设备配上“中国芯”

问：光纤传感设备配上“中国芯”有什么重大意义？

姜德生：光纤传感本质安全，可靠性高，对大国重器意义重大。美国、日本和欧洲发达国家，都将光纤传感列为重点支持的优先发展技术，我国研究被多方掣肘。我国光纤传感的发展和其他很多领域一样经历不同发展阶段，早期主要是引进国外的技术进行消化再创新，但是高精尖技术，国外不可能转让给我们。随着我们国家的高速发展，在很多领域，我们国家不再跟着国外思路走，而是自主进行更高层次的研发创新。

早期，国内做光纤传感器基本仿制国外，但部分参数达不到我们国内行业标准。长期以来，光纤传感很多关键的器件被国外垄断，光栅波长信号解调的一个核心器件大约2万美元一支，一个小指头大小的东西，比黄金还贵！当我国提出以较低的价格批量买他们的产品时，遭到拒绝。这样被别人“卡脖子”的憋屈，让我们下定决心，自己带队研发。经过三年攻坚，我们研制出性能更优，成本更低的核心光器件。后来，美国公司主管，曾三次亲自到中国来，提出按照原价格的1/3把他们的产品卖给我们，企图在中国占领更多的市场，我们当时就婉拒了。

问：光纤传感设备配上“中国芯”带来了哪些改变？

姜德生：油库火灾事关重大，我下决心要开发出光栅火灾报警装置，避免重大火灾的发生。经过几百个日日夜夜的攻关，我们团队终于在全国率先研制出了具有自主知识产权的“光纤光栅感温火灾报警技术与系统”，并投入国家油库工程使用。

再举一个例子，2006年6月，陕西秦岭终南山隧道火灾报警工程进行国际招标，一时成为当时世界瞩目的“擂台”新闻。国外某知名光纤传感企业参与竞争时提供的方案，不仅需要大量的后期维护，报警时间也需要好几分钟。而我们的火灾报警装置，解决了20公里长距离无中继的世界难题，报警反应时间只需不到20秒，而且每公里的建设成本只有国外产品的三分之一。最后，我们团队以技术第一中标。

此后，国外同类产品逐步退出中国市场。截至目前，光栅火灾报警系统装备了我国两万公里隧道、90%的油库火灾安全监测，为国家安全和国民生活提供保障。

“万物互联”守护大国重器

问：服务国家需求，尤其是守护重点领域重大工程安全中你们做了哪些持续研究？

姜德生：只要是对国家有利，能保障人民的生命财产安全，我们都义不容辞地进行科研开发，我们团队把自己服务的范围扩大到经济建设的方方面面，推动多行业转型升级。

近年来，针对交通强国战略对光纤传感网络的新需求，我们积极开展新一代大容量光纤传感网络核心技术攻关，取得了世界领先的创新成果，首次工业化生产出单纤超过十万个光栅传感器的产品，形成大容量、高密集、高精度的光栅阵列光纤传感网络系统。

这一技术已在机场智能跑道、智慧地铁、智能高速公路等多个重大工程中实现首次示范应用，为多个行业高质量发展提供关键智能化平台和核心数据支撑，得到行业和相关部门的高度好评。

问：如何评价我国光纤传感产业发展水平和未来发展方向？

姜德生：我们团队持续积极促进光纤传感技术的标准化和产业化，推动了光纤传感领域第一个国家标准的编制与颁布。团队开发了七大类30余种光纤传感器，形成了具有我国完全自主知识产权的光纤传感成套生产技术与装备，破除了国外技术产品垄断，打破了公路隧道等领域进口产品一统天下的局面，极大降低了建设成本。

另外，我们汇聚高校与企业的综合优势，孵化了光纤传感领域首家上市公司——理工光科股份有限公司，促进光纤传感产业的规模化发展。

根据光纤光栅传感技术发展的需求和存在的关键问题，我们开展了大量研究，成功突破了光纤光栅传感技术工程应用的两大瓶颈问题。研制出编码光纤光栅，解决了普通光纤光栅无法大容量多点分布式检测的难题；发明了角调谐波长解调方法，实现了光纤光栅解调技术的自主创新。而且这些创新的技术具有自主知识产权，为我国所独有，从而使我国光纤光栅传感技术在国际上占有重要地位。

在智能化物联网高速发展的现下，我们建议，加快部署新一代“智能传感网络”中的“卡脖子”关键技术的研发及上下游产业链的建设，打破国外技术封锁，形成具有我国自主知识产权的成套生产技术与装备，形成以光纤通信、光纤传感、光器件产业为主导，物联网、大数据、人工智能竞相发展的格局。

不懈追光引导光纤人接续奋斗

问：如何回望您的“追光”生涯？

姜德生：最早时候，我利用学校的材料优势研究激光。台风袭来时，高楼会发生多大的位移？高层建筑国家标准的制定离不开这个重要数据。我发现利用光纤抗电磁干扰的优势，不仅能预测台风的来临，还可能开辟一个全新的领域。我把一间石棉瓦盖的库房当成自己的实验室，研制出我国第一个光纤传感器――光纤风压计。一鸣惊人，因为“光纤传感器”这个名词刚从国外传入中国不久。

1981年，我研制的光纤风压计在广州白云宾馆测试成功，成为全国首个光纤风压传感技术的成功案例。这个光纤风压计在台风的强电磁干扰中仍能正常工作，还获取了宝贵的测试数据，为我国高层建筑风荷载设计标准提供依据。

创新永无止境，学科交叉是创新的重中之重。就单个学科而言，比我们研究实力、技术实力强的单位或个人有很多，我们只有在涉及光纤传感技术的各个学科之间做好融合贯通，才能在单个学科条件不如人的情况下，在整体、综合的研究方面形成特色、占据优势、取得成功。没有学科交叉，没有平台，干不出大事。所以，我经常跟学生们讲，最重要的就是要学科交叉。

问：您如何结合自己的科研经历对年轻科研人员阐释“将论文写在祖国大地上”的意义？

姜德生：除了坚持第一课堂育人，我经常带着学生深入隧道、桥梁、港口、水电等系列世界级首创工程一线，开展实践教学，引导学生了解技术需求、讨论技术方案、攻克技术难题，帮助他们成长为创新复合型人才。

我经常用自己科研的亲身经历，鼓励学生用多学科交叉的创新思维解决行业痛点堵点。在解决煤矿安全监测的项目中，我坚持下矿井到工作面实地指导实验。有一次，乘升降罐笼下到200米深矿井，再蹲骑“猴车”乘缆索下行至巷道，继续徒步行走将近2公里才到达工作面，行走途中不时能听到煤岩断裂的声音，还能看得见瓦斯气体涌起的水泡。我坚持奋斗在科研一线。但是在成果和荣誉面前退居幕后，让年轻一代的学者做首席专家、项目负责人。很多项目找上门寻求合作，我都推荐给了团队的年轻老师，帮助年轻学者成长为在工程领域独当一面、带领团队的专家型人才。

另外，我也要多将科学精神、科学思想、科学知识和科学方法传递给青少年，鼓励孩子们讲科学、爱科学、学科学、用科学，点亮孩子们的科技强国梦想。我倡议武汉理工大学附属小学成立“少年科学院”课外实践活动基地，我也担任了科技校外辅导员，与孩子们开展“大手拉小手”交流活动，近距离感受科技创新的魅力，帮助孩子们在心中种下热爱科学、为国争光的种子。

后记：姜德生院士曾写下一首七言诗歌：“历百年峥嵘沧桑，谱华夏雄浑乐章。铸国强民富永盛，成中华复兴梦想。”纸短情长，这首诗里，饱含了他道不尽的家国情怀。

访谈中，这位75岁的老人眼神透彻、声音洪亮、逻辑清晰、语速飞快，饱含着对光纤传感事业的热爱。姜德生院士用光纤传感测量世界，用万物互联守护大国重器，用爱心智慧培育学子。他用远见卓识、辛勤耕耘、低调谦和诠释为师之道，引导无数学子接续奋斗。

【IDC：一季度中国可穿戴市场同比增速为全球的4倍】

6月17日，IDC中国最新发布的《中国可穿戴设备市场季度跟踪报告》显示，2024年第一季度中国可穿戴设备市场出货量为3367万台，同比增长36.2%，伴随销量增长，市场出货节奏明显加快。

其中，智能手表市场方面，2024年第一季度出货量910万台，同比增长54.1%。其中成人智能手表505万台，同比增长62.8%；成人智能手表市场供给侧节奏加快，部分渠道库存水位开始拉高。但成人智能手表市场销量同比增长38.6%，保持较快增长速度。此外，随着市场需求复苏，儿童智能手表出货量404万台，同比增长44.4%。

手环市场方面，2024年第一季度出货量370万台，同比增长29.6%。头部厂商新品迭代带动出货量增长显著。

此外，耳戴设备市场方面，2024年第一季度出货量2,075万台，同比增长30.6%。其中真无线耳机出货量1704万，同比增长37.2%。以耳夹和耳挂式产品为代表的开放式市场发展迅猛，不仅头部厂商纷纷加入布局，低价位段市场也借助多电商平台快速崛起。

IDC中国助理研究总监潘雪菲认为，当前可穿戴市场的发展主要围绕为消费者创造更多选择而进行，包括价格的差异化、形态的多样化、表带表壳等配饰的个性化等。得益于中国市场的广阔空间，可穿戴市场尤其腕戴市场仍然有一定渗透潜力，也为新兴技术储备留有窗口期。但市场亟待于新的传感技术和算法出现，推动市场的可持续发展。

【Momenta CEO曹旭东：特斯拉FSD传感器加域控成本大概4000元】

第十六届中国汽车蓝皮书论坛6月14日-16日在北京举行，主题为“想象”。Momenta CEO曹旭东出席并发言。

谈及特斯拉FSD，曹旭东表示，对整个行业带来的冲击是非常大的。他介绍，FSD的体验很接近Waymo，Waymo用了很多激光雷达，非常多的算力，成本可能要到10万美元。特斯拉FSD只用了8个摄像头，用的还是HW3的芯片，传感器加域控成本大概4000元人民币。

曹旭东认为，特斯拉FSD进入中国对整个智驾行业冲击是非常正向的。“有点像当年特斯拉来到中国之后，中国电动车拐点就发生在2019年，爆发时间点在2020年。”

他表示，特斯拉FSD来到中国，效果也是良币驱逐劣币，将带动中国汽车市场、自动驾驶产业发展，“中国自动驾驶公司不光在特斯拉卷价值的方向上生存下来了，甚至还变得更强了，最终从中国走向世界，就像现在中国的电动车走向世界一样。”

据传感器专家网获悉，Momenta是一家自动驾驶公司，致力于通过突破性的AI科技。为实现可规模化的自动驾驶，Momenta基于数据驱动的“飞轮”技术洞察，以及量产自动驾驶（Mpilot）与完全无人驾驶（MSD）相结合的“两条腿”产品战略，提供不同级别的自动驾驶解决方案，实现无人驾驶规模化落地，赋能安全、便捷、高效的未来智慧出行。

Momenta在中国、德国、日本有全球业务，并已获得上汽集团、通用汽车、梅赛德斯-奔驰、丰田和博世的战略投资并被《麻省理工科技评论》评为“50家聪明公司“。截至2021年11月，Momenta累计公布融资额超过12亿美元。

【英飞凌在马来西亚居林的200mm SiC晶圆厂一期竣工】

据外媒6月13日消息，英飞凌科技在马来西亚居林完成了其200mm碳化硅（SiC）电源晶圆厂的第一阶段，达到了一个重要的里程碑。这一成就标志着公司扩大生产能力的战略计划向前迈出了关键的一步。

随着居林3号晶圆厂组件计划于8月正式投产，英飞凌计划于2024年底开始碳化硅生产。该晶圆厂的建立是马来西亚政府为加强国内芯片制造而推出的1000亿美元计划的关键组成部分，使马来西亚成为全球半导体行业的佼佼者。

目前正在安装SiC生产线的生产工具，晶圆厂的设计是为了适应新型工具、不同体积和不断变化的结构规格的要求。这种适应性凸显了英飞凌始终走在技术进步的最前沿并满足动态市场需求的承诺。

英飞凌将与Wolfspeed展开竞争，争夺运营全球最大的200毫米晶圆厂的殊荣。虽然两家公司尚未披露有关计划产能的具体细节，但英飞凌和Wolfspeed之间的竞争为半导体领域增添了令人兴奋的元素，推动了行业的创新和进步。

此外，继成功安装一条试验线后，ST微电子最近批准了在意大利卡塔尼亚的全球首座集成碳化硅晶圆厂和批量晶圆厂的资金，这标志着碳化硅技术在全球范围内发展的更广泛趋势。这一发展凸显了碳化硅在实现下一代电子设备和系统方面日益增长的重要性。