新型冠狀病毒引起的肺炎疫情給庚子年的春節(jié)蒙上了陰影。而以紅外體溫檢測儀為代表的醫(yī)療設(shè)備成為打贏疫情防控戰(zhàn)的重要裝備,呼吸機、監(jiān)護儀、制氧機、負壓救護車等醫(yī)療產(chǎn)品更是在危重病人搶救以及抑制病毒擴散中發(fā)揮了重大作用。在這些儀器設(shè)備中,起關(guān)鍵感知作用的就是傳感器。
疫情中傳感器功不可沒
蘇州諾聯(lián)芯電子科技有限公司總經(jīng)理郭安波告訴《中國電子報》記者,傳感器在此次疫情中發(fā)揮了重要作用,它是通過醫(yī)療儀器和設(shè)備發(fā)揮出來的。他說,以市場上一直缺貨的耳溫槍和額溫槍為例,其核心元件是MEMS技術(shù)的熱電堆探測器,體溫篩查用的紅外熱像儀里面要用到非制冷焦平面紅外探測器。
此外,在病理檢測、人員生理參數(shù)監(jiān)測、生命維持系統(tǒng)、環(huán)境控制等方面,傳感器也發(fā)揮著不可替代的重要作用。中國電子元件行業(yè)協(xié)會敏感元器件與傳感器分會秘書長郭猛給記者介紹了相關(guān)知識。
他說,病理檢測主要需要化學(xué)傳感器和生物傳感器。化學(xué)和生物傳感器是用生物活性材料(酶、蛋白質(zhì)、DNA、抗體、抗原、生物膜)等獲得信息(主要是體液),這對病情確診和排除非常有意義。人員生理參數(shù)監(jiān)測主要有非接觸點、面體溫監(jiān)測傳感器,接觸式體溫監(jiān)測(熱敏電阻原理),呼吸監(jiān)測(硅壓阻原理、壓電薄膜原理),心電、腦電、肌電監(jiān)測用生物電極傳感器,家用或醫(yī)用血壓計(表壓傳感器)、脈搏血氧監(jiān)測(近紅外傳感器)等傳感器。生命維持系統(tǒng)主要有呼吸機用壓力傳感器(硅壓阻原理、熱式微流量原理)、供養(yǎng)系統(tǒng)氧氣傳感器(固體電解質(zhì)氧氣)、二氧化碳傳感器(紅外原理)等。環(huán)境控制主要指醫(yī)院和負壓轉(zhuǎn)運車的環(huán)境控制,需要控制病區(qū)負壓來保證外部安全,污染源不擴散,要用到高精度氣壓壓力、壓差測量(硅電容、硅諧振傳感器),這是控制系統(tǒng)的關(guān)鍵,同時還有通風(fēng)流量(硅壓阻式)、溫度(鉑薄膜熱敏電阻原理)、濕度(高分子濕敏電容原理)等常規(guī)環(huán)境參數(shù)測量。
“在醫(yī)用口罩生產(chǎn)線生產(chǎn)過程中,光纖傳感器發(fā)揮了不可或缺的監(jiān)測、控制作用。”郭猛說。
為了更進一步防控新型冠狀病毒以及在未來有可能發(fā)生的突發(fā)疫情事件,西安中星測控有限公司總經(jīng)理谷榮祥展望了傳感器的下一步應(yīng)用。他說,可以探索“新冠肺炎”發(fā)燒的規(guī)律及變化,區(qū)別它和普通的發(fā)燒,可以在醫(yī)護人員的身上貼上片式溫度傳感器,時刻監(jiān)測溫度變化,并通過無線聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一監(jiān)測。尤其可以比照病患的身體溫度變化,以便在初期做出判斷。他還對《中國電子報》記者表示,期待生物傳感器的快速發(fā)展,以便用基因芯片快速檢驗出“新冠肺炎”的基因,便于“對癥下藥”。
能夠?qū)⒒瘜W(xué)、生物和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域中樣品的反應(yīng)、分離、檢測等過程集成到一塊微米級的芯片上的微流控技術(shù),由于具備高效、自動分析等優(yōu)勢,在體外診斷生物醫(yī)學(xué)研究、環(huán)境監(jiān)測與保護、衛(wèi)生檢疫、司法鑒定等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。賽迪顧問物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究中心分析師趙振越認為,要重視生物MEMS技術(shù)中的微流控技術(shù),在突發(fā)疫情公共安全事件面前,可以快速開發(fā)出病毒檢測產(chǎn)品,為防疫工作提供技術(shù)支撐。利用微流控芯片可以對病毒進行快速檢測,在疫情爆發(fā)時不用在機場再滯留數(shù)小時甚至隔離數(shù)天,在短短的幾小時甚至十幾分鐘間內(nèi),即可得出多項檢測結(jié)果,高效率地排除非感染的高溫乘客,減少交叉感染與人傳人的風(fēng)險。據(jù)報道,日前已有公司設(shè)計開發(fā)出快速檢測微流控芯片,1.5小時內(nèi)即可檢測出包括2019新型冠狀病毒在內(nèi)的19種呼吸道常見病毒。
調(diào)整思路應(yīng)對突發(fā)事件
此次疫情的發(fā)生,讓國內(nèi)傳感器企業(yè)面臨了一次大考:如何應(yīng)對突發(fā)事件?如何在需求猛增時快速提供相關(guān)產(chǎn)品?
鄭州煒盛電子科技有限公司常務(wù)副總經(jīng)理古瑞琴以此次疫情用得最多的人體體溫監(jiān)測紅外傳感器為例,說明這類傳感器的技術(shù)含量。她告訴記者,該類傳感器涉及的技術(shù)領(lǐng)域?qū)挘w了紅外傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選型、半導(dǎo)體加工、半導(dǎo)體封裝、濾光片制作等多領(lǐng)域與學(xué)科,對人才和加工設(shè)備的要求苛刻。尤其是核心MEMS工藝平臺設(shè)備投入和盈利風(fēng)險巨大,非企業(yè)所能承受。針對這個問題,國內(nèi)的傳感器行業(yè)首先要耐得住寂寞、志存高遠、要有時代責(zé)任和擔(dān)當(dāng)意識,在核心材料、核心技術(shù)、核心工藝、核心裝備諸方面,加大資源整合與對外合作的力度,打通上下游產(chǎn)業(yè)鏈,面向市場應(yīng)用,學(xué)會逆周期思維并堅持到底。
醫(yī)療儀器設(shè)備是一個萬億元級的大市場,必然會給國內(nèi)的傳感器企業(yè)帶來大的機遇。郭安波分析了其中原因,大到人體核磁共振設(shè)備,小到一個額溫槍,里面都會用到醫(yī)療級別的傳感器。全國大小醫(yī)院大約5萬家,所用的各種醫(yī)療器械和儀器數(shù)以十萬計、百萬計。而且醫(yī)療行業(yè)對價格并不敏感,要求的是質(zhì)量可靠、壽命長。因此,他認為國內(nèi)傳感器企業(yè)應(yīng)該首先要多拜訪醫(yī)療設(shè)備的企業(yè),了解潛在客戶的現(xiàn)有產(chǎn)品和潛在需求。新公司的新傳感器是很難用到老型號的醫(yī)療設(shè)備中去的,只能從新的型號入手。其次,需要有專人多花精力研究醫(yī)療行業(yè)的相關(guān)知識,這是需要高級的人才和非常多的學(xué)習(xí)時間的。再次,需要熟悉醫(yī)療行業(yè)的國內(nèi)外標準,傳感器需要哪些測試項目,醫(yī)療標準中有絕大部分。最后,將本公司的某些產(chǎn)品和醫(yī)療設(shè)備需求進行匹配,進行增量開發(fā),盡快送樣,并持續(xù)改進。
北京久好電子科技有限公司董事長劉衛(wèi)東表示,現(xiàn)階段國內(nèi)傳感器行業(yè)仍以中低端產(chǎn)品為主,技術(shù)相對落后,中高端傳感器依賴進口,數(shù)字化、智能化、微型化產(chǎn)品嚴重欠缺,這些問題在醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域也同樣存在。而原始性創(chuàng)新的產(chǎn)品少、產(chǎn)品的成本高、研發(fā)投入少則是導(dǎo)致上述問題出現(xiàn)的原因。他指出,國內(nèi)傳感器企業(yè)應(yīng)該從兩方面入手,一是要持續(xù)不斷地大投入進行研發(fā),不斷地提高芯片的可靠性和性能,逐步完善產(chǎn)品系列;二是要選擇國內(nèi)的有前途的生產(chǎn)廠商進行戰(zhàn)略合作,讓傳感器產(chǎn)品的整體質(zhì)量性能迎頭趕上。
“作為傳感器企業(yè),應(yīng)該從此次疫情上調(diào)整思路,即重視基礎(chǔ)器件和人才,一個公司力量有限,可以整合為產(chǎn)業(yè)集團去做,充分發(fā)揮產(chǎn)業(yè)鏈上下牽動作用,否則各自為戰(zhàn),無法集中智力和財力。”郭猛最后說。