指纹识别传感器

p　　让手机屏任何位置都能识别身份/pp　　科技日报北京7月8日电 (记者张梦然)英国《自然· 通讯》杂志近日发表了一项材料科学新突破：韩国科学家团队用超长银纳米纤维和纯银纳米线组成的随机混合网络纳米结构，创造出新型透明电极，进而产生一种透明的指纹传感器。在智能手机屏幕上的演示表明，这种传感器可以让用户将手指放在屏幕的任何位置进行身份识别，而不需要使用指纹激活按钮。/pp　　指纹传感器是电子设备实现指纹自动采集的关键器件。其需要在一颗不足0.5平方厘米的晶片表面集成10000个以上的半导体传感单元，因此尽管指纹采集现在已很常见，但指纹传感器的制造仍属于一项综合性强、技术复杂度高、制造工艺难的高新技术。/pp　　消费电子市场一直大力追求透明的指纹传感器。不过，现阶段的技术受限于关键性的设计限制，比如需要开发出具有光传输和电子导电功能高的透明电极。而此次，科学家终于推出了制造智能手机的指纹传感器阵列，这些阵列可以同步检测触觉压力和手指皮肤温度。/pp　　韩国蔚山国立科技研究所科学家团队设计了一种新方法，来制造柔性透明的多功能传感器阵列。该设计的秘诀在于根据由超长银纳米纤维和纯银纳米线组成的随机混合网络纳米结构，创造出新型透明电极。/pp　　这种混合网络表现出较高的光传输力和低电阻，极耐机械弯折。将其融入指纹传感器阵列后，就得到一个高分辨率装置，能够准确可靠地检测触摸条件下指纹的脊谷区域。/pp　　研究团队将指纹传感器阵列、压敏晶体管和温度传感器集成至智能手机显示屏，借此展示了这项新技术在移动设备上的可应用性。这也意味着，这种传感器有望在未来取代指纹激活按钮。/pp　　总编辑圈点/pp　　手机迭代升级的速度太快，快到让人难以记起几年前的它，更难以想象几年后的它。如今我们对手机指纹解锁、指纹支付习以为常，简直都忘了曾经每天输入密码千百遍。这种“进化”还在继续：新上市的全面屏手机，正在用屏下指纹识别替代指纹识别键，只是指纹采集的位置依然固定。也许再过几年，随意触摸手机任何位置都能解锁。但愿那时，你还记得它曾经有个指纹识别键。/ppbr//p

对于食品行业来说，什么问题都不如安全来得重要。而如果想要知道食用的东西是否安全，产品的来源追溯就显得特别关键。日前，在新西兰的创新者颁奖典礼上，一种可以追溯奶源的新技术——牛奶指纹识别受到了广泛的关注。对于人类来讲，识别不同的人最常用的技术就是指纹。现如今，人类的指纹识别应用已经非常普遍，连小小的手机都已经开始用指纹来解锁，更别提短期出国也被要求采集指纹。但是，对于想要知道自己吃的东西和喝的牛奶从何而来怎么确定呢?牛奶指纹识别就是针对这种对于奶源追溯问题的技术。简言之，牛奶指纹识别技术通过光分析和精密计算准确获取牛奶成分的详细信息。　　新西兰是奶业大国，奶业的安全对于这个国家支柱行业来讲至关重要。因此，新西兰耗资两百多万新西兰元，耗时5年来研究这项技术。恒天然集团的杰瑞米希尔(Jeremy Hill)博士和史蒂夫霍尔罗伊德(Steve Holroyd)博士与设备制造商Foss公司在这项技术的研发上紧密合作了几年。后来，农业专家布里奇特麦克莱恩(Bridget McLean)先生也加入了研发小组。此外，恒天然也曾与丹麦乳业集团Arla食品公司合作研发过一段时间。　　这项技术使用光谱仪对牛奶进行检测，它射出的光扫过牛奶样本时，一些光会被牛奶的不同成分所吸收，而另一端留下的光谱就是“牛奶指纹”。随后，检测员会采用先进的精密计算方法来分析其牛奶成分。为了保障食品安全，通常的检测都是抽样式的，牛奶指纹技术可节约超过99%的检测成本，同时大幅度缩短检测时间。具体到奶业，之前有些检测时间长达几天甚至几个星期，而通过牛奶指纹识别技术，人们可以在几秒钟内检测数以百计的样品，这大大缩短检测时间并节约成本。因此，这项技术带来的益处远不止于保障乳品的质量和安全性。　　牛奶的成分会因为季节、牧场和所在区域的不同而有所变化。有些牛奶更适合加工成某种特定产品 那些适合加工成高品质超高温灭菌牛奶的牛奶成分不同于那些适合加工成黄油的牛奶成分。借助这项技术，人们可以把装运更适合加工成超高温灭菌产品的牛奶的奶罐车分配到一个工厂，而把装运另一种牛奶的奶罐车分配到黄油加工厂。牛奶指纹识别技术可以快速提供每个牧场出产的牛奶信息，与奶罐车的精密调度系统相结合，可以将牛奶运往相应的生产基地，以确保每一滴牛奶价值最大化。　　牛奶指纹识别技术开发的部分资金来自一个名为“转化乳品价值链”的项目。该项目是由新西兰初级产业部、恒天然和新西兰乳业协会(DairyNZ)联手成立的初级成长伙伴项目，旨在开发新产品、提高牧场生产效率、减少对环境的影响并加强农业教育。在日前举行的新西兰创新者颁奖典礼上，恒天然研发团队凭借牛奶指纹识别技术获得“卓越创新研发大奖”。

随着科技的发展，越来越多的生物学技术被应用于我们的日常领域。如手机的指纹解锁或指纹识别，马云在汉诺威CeBIT展会上演示的蚂蚁金服Smile to Pay扫脸技术，以及日前雅虎研究实验室公布的&ldquo Bodyprint&rdquo 的技术。如今，生物学技术被再次应用到科技领域。近日，英国苏黎世大学最新研究成果表明，一种全新的非侵入式检测方式：指纹识别检测技术可探查体内是否含有可卡因。新非侵入式检测方式 指纹识别能检测可卡因　　可卡因在人体代谢后有两种常见产物benzoylecgonine(苯甲酰)和methylecgonine(甲基爱康宁)，可在血液、尿液和汗液中，可通过电喷雾解吸电离(DESI)技术检测到。　　由于代谢产物在汗液中的挥发速度要快于血液和尿液，因此将来有一天，我们可以通过法律手段检测到被检测人是当天摄入可卡因，还是几天前摄入可卡因。　　Melanie Bailey该项目的研发主管说：&ldquo 我们可以区分开被检测人是接触过还是摄入过可卡因。因为可卡因的代谢产物，短时间内是不可能从身体中消除的，将来可以利用指纹和汗液来检测。&rdquo 　　该研究尚处于开始阶段，整个项目组正在搜集相关数据，以便将来可以展开有效测试。该项目成员对这项技术的成功非常有信心，预计此项技术将在20年内被获批使用。

自上世纪80年代首次作为法医工具以来，DNA分析已成为刑事审判中证据分析的金标准。早期的法医科学家使用限制性片段长度多态性(RFLP)分析来比较犯罪嫌疑人的图谱。而最近，核酸纯化和扩增技术的改进让人们更容易从较少的样本材料中获得可靠的DNA图谱。新一代测序(NGS)技术正在鉴定出新的靶点，它们将产生更加特异的标记，并通过集中式数据库收集和共享这些数据。　　指纹识别　　由于简便，PCR非常适合法医分析，因为它带来了极致的检测灵敏度，并且能够快速生成基因型，让研究人员在几小时内确定或排除嫌疑人。然而，那些处理样本的人或犯罪现场中其他人的污染，可能使结果难以解释。DNA量有限，这也是个问题。　　澳大利亚弗林德斯大学的Jennifer Templeton和Adrian Linacre最近解决了这些问题1。在《BioTechniques》上发表的研究中，他们利用直接PCR来分析所采集指纹拭子的DNA。这回，他们分析的是短串联重复序列(STR)。&ldquo DNA总是潜伏在你看不见的地方，比如门把手、刀柄等。目前，即使你采用最好的方法来提取DNA，也会损失80%，这样你就没有足够的模板来做任何事情。唯一的方法是增加循环数，但许多实验室不喜欢这样做，&rdquo Linacre谈道。　　有些人也正通过增加循环数来扩增指纹DNA，不过这容易引入错误，造成靶点的错误检测以及杂合子中靶点的过度扩增。Templeton和Linacre决定对指纹拭子的DNA进行直接PCR，这些指纹来自34名志愿者的5个手指。他们发现，利用ProfilerPlus和NGM Select STR分型试剂盒，170个拭子中有71%能产生可解释的STR图谱。生物通 www.ebiotrade.com　　Linacre的这个想法来源自他们之前的工作，从人的头发中产生STR图谱。&ldquo 如果你能拿到头发顶端的2 mm，那么每根头发都能产生完整的图谱。这让我想到，我们也可以试试指纹，&rdquo 他说。　　Linacre的小组利用带正电荷的拭子来采集带负电荷的DNA。这种方法很有效，让研究人员并不需要提取DNA。他们只需要将拭子上的纤维放入PCR管中，并按照建议的PCR循环数来生成STR图谱。　　&ldquo 我们选择这样做，是因为法医实验室目前正使用商业化的试剂盒，这会比较容易实现，&rdquo Linacre谈道。&ldquo 同时，这也减少了污染的可能性，并大大降低了成本。&rdquo 　　简单又优雅　　虽然Templeton和Linacre的技术算不上新颖，但其他的分子法医专家也看到了这种方法的优势。例如，北德克萨斯大学健康科学中心的Bruce Budowle提到，&ldquo 之前人们利用直接PCR来扩增血斑，循环数通常比较少，因为血液DNA较多。[Linacre]也采用同样的原理。对于样本量少的材料，如指纹，一旦你放入体积很小的溶液中，它就会浓缩很多。&rdquo 浓缩的样本减少了错误。　　加拿大皇家骑警队的Ron Fourney形容Templeton和Linacre的工作是&ldquo 老树开新花。但他们并不害怕冒险，而是勇敢尝试一些不同的东西。他们用Triton-X 100处理拭子上的指纹。不过他们成功的真正秘诀在于技术发展得如此之快。十年前甚至五年前，他们可能根本不会有结果。他们的方法简单又优雅，因为他们不需要纯化，这样在分析过程中损失宝贵DNA或引入外源DNA的风险就降低。&rdquo 他补充说，&ldquo 我认为直接PCR将会是今后许多法医DNA分析过程所采用的方式。&rdquo 　　未来的潮流?　　PCR对NGS而言必不可少，因为大多数平台依赖扩增的步骤。随着NGS的应用更加广泛，它必将成为法医实验室的核心部分，而直接PCR也将是联系犯罪现场样本和嫌疑人DNA之间的纽带。　　Budowle认为，临床测序不可能跨越PCR，成为法医学工具。&ldquo NGS有优势，但周转起来比较慢。&rdquo 不过，NGS在鉴定标记上很有价值，这将改善PCR在个性化上的潜力。　　Fourney认为NGS和PCR是取代性的技术。&ldquo 这是第一次，快速的基因组分析趋向于一种自动化的易用技术，且成本相对低廉，&rdquo 他说。他预计，不久以后测序整个基因组将变得比测序线粒体DNA标记或传统的STR分析更轻松、更快速，也更便宜。　　&ldquo 法医学未来面临的挑战将与临床诊断相似：我们有这么多的数据，我们要如何解释和关注最重要的?此外，还有许多竞争性和同样重要的要求，如隐私和信息安全，&rdquo Fourney指出。

近年来，随着公路工程的迅速发展，沥青供应市场也愈发的混杂，需要对沥青质量沥青进行进一步地质量控制。传统试验依赖试验人员的专业水平和仪器设备的准确性，耗时较长，稳定性较差。如今，道路工作者发现无论是基质沥青还是SBS改性沥青三大指标都满足规范要求，但是越来越接近规范控制下限，沥青在日后的抗老化性能中表现较差，短时间内即出现老化、开裂、坑槽、车辙等病害，严重影响了行车的安全性和舒适性。如何辨别真假沥青？现在通过沥青指纹识别技术一测即可获得结果。由浙江道路养护工程技术研究中心引进能谱科技沥青指纹识别技术，通过该技术对工程项目进场沥青进行检测，能够可靠的鉴别基质沥青的品质，确保了进场沥青的质量。近日，工程技术研究中心技术人员赴在建项目利用该技术对2019年进厂沥青逐车进行了检测，检测结果全部匹配。　　能谱科技HWLQ-1红外光谱沥青分析系统是利用iCAN 9傅里叶变换红外光谱仪（iCAN 8 Plus便携式红外光谱仪）采集沥青的红外谱图，以确定沥青样品的分子结构和特定化学结构的精确含量，并与数据库中的沥青标准样品红外谱图进行比对，从而实现沥青品牌的快速识别，杜绝沥青混兑、掺假或以次充好。通过供货样品与施工现场使用沥青的两种指纹图表信息认真对比，即可得知样品与现场使用的沥青指纹信息是否吻合。同时，该技术相比传统的试验检测手段具有识别精度高，人为干扰小等优点，且整个检测过程仅需5分钟，大幅度提高了试验检测效率，市场前景十分广阔。　　浙江道路养护工程技术研究中心下一步将对该技术进行吸收转化、二次创新，并逐步在浙江省内进行推广应用，旨在进一步加强沥青质量控制，提高路面工程质量提供有力的技术支撑。 天津能谱科技服务于国内广大科研院所和工业客户，对先进的行业应用和市场需求有丰富的认识和理解，所以，我们提供给客户的，不仅仅是一台傅立叶红外光谱仪，更是一套完整的解决方案：从样品预处理到采样方案，从现场设计到后期的项目实施，我们都可以为客户提供个性化解决方案和完整的项目体验。　　天津能谱科技研发及销售团队成员有丰富的业内经验和专业的技术背景，对市场的需求有长期而准确的理解，大家有着一致的理念和目标，配合默契，服务高效。

p　　span style="font-family: 楷体,楷体_GB2312,SimKai "在环保领域，“源解析”是一项耳熟能详的技术。“北京PM2.5源解析报告引发质疑 中科院：4%只是直接排放”、“北京发布PM2.5源解析结果 本地污染占七成”、“中国9大城市完成大气源解析 北广深首要污染源机动车”，一项项研究成果在各大媒体和朋友圈传播，管理者和公众都理所当然的认为：了解一个城市或地区的雾霾来源并不是难事。那么，水污染领域呢?我国水污染状况同样不容乐观，是否有技术手段可以实现污染排放源的溯源，以支持水环境质量的管理呢?/span/ppspan style="font-family: 楷体,楷体_GB2312,SimKai "　　清华大学环境学院吴静副研究员的团队历时13年通过对不同来源水样的水质荧光指纹进行分析和判别，建立了不同来源污水的水质荧光指纹数据库，通过对水体水质指纹的比对，从而判断水体受到了何种污水的污染。其实荧光光谱技术并不是一个新技术，国内外有很多团队将其用在水质分析中，但大多是对天然有机物和溶剂性有机物进行定性和定量分析。/span/pp　　那么，吴静老师是如何想到将荧光光谱技术应用于水质污染溯源的呢?水质荧光指纹识别技术在水污染溯源方面的实际应用效果如何呢?此应用又给客户的环境管理带来了哪些好处呢?近日，仪器信息网编辑针对相关问题采访了吴静老师。/pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201612/insimg/06528a61-affb-450f-b0d7-ada74ff62bfe.jpg" title="吴静_副本.jpg"//pp style="text-align: center "strong清华大学环境学院 吴静副研究员/strong/pp　　strong国外学习经历+松花江事件 催生水质预警溯源技术/strong/pp　　“2003年的时候，学校给了我一个去法国科学研究中心做博士后的机会，我就去了。过去之后才知道，合作导师的课题是与监测相关的，是用荧光光谱技术分析污水厂进水水质变化。那段时间，我脑子里存了很多污水的光谱。回国后不久，松花江事件爆发，我就想是否可以用这个技术来对水体污染进行排放源的溯源，以便快速锁定污染源。当时国内外快速的水污染溯源的技术基本空白。”吴静老师如此描述了自己与污染源溯源点子的“初遇”。/pp　　水质荧光光谱的检测技术已经很成熟，国内外有不少厂商可以生产相关的仪器。吴静老师利用荧光光谱仪作为信号采集单元，开展了创造性工作。信号采集之后，吴静老师的主要工作包括：“一是信号的提取与解析，这是核心部分。我们将解析的过程转换成算法。二开发关键硬件部件，并完成硬件集成，形成一套可定时自动完成进样、预处理、测量、分析、给出结果的新型在线水质分析仪，我们叫它水质预警溯源仪。此款仪器就只有三个主要功能：预警、污染源溯源和污染留证。”/pp　　与一般利用荧光光谱方法测定水质的仪器不同，水质预警溯源仪测定的不是某种污染物的浓度，而是水体水质是否有异常，并自动判断水体中最可能混入了哪种污水。目前，此台仪器可识别包括生活污水、印染废水、电子废水、石化废水、焦化废水、造纸废水和金属制造废水等10余种废水。/pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201612/insimg/41deb2a2-0c0e-4731-b516-b10220a19362.jpg" title="20160307_074233_副本.jpg"/br//pp style="text-align: center "strong吴静与污染预警溯源仪合影/strong/pp　　strong实际应用 发挥环境监管作用/strong/pp　　吴静老师从2004年有了这个想法，在2009年推出了第一台样机，2015年全面实现了仪器的产业化生产。目前此款仪器已经在多个地区得到了实际应用。/pp　　“我们有一台设备安装在一个超大型水源地。有一天指纹突然出现了异常，仪器报警可能是电镀废水，环保部门就打电话问上游的工业园区是否有电镀厂。由于工业园区只有一家电镀厂，所以就要求企业停产整改了。企业停产后，信号就消失了。过了两天，又有同样的信号出现，原来是电镀厂恢复生产了。环保部门再次要求对方整改，这次连雨水管也接到污水处理厂，之后信号就再没出现过。”这次经历表明，仪器可以快速发现企业的偷排行为。/pp　　那么对于相同的行业废水，是否能够识别呢?吴静老师为笔者介绍了最近的一个项目：“我们最近正在给南方某工业园区安装我们的水质预警溯源仪。这个园区一共有22家企业，全部是电镀厂，园区排放口的重金属污染物浓度总超标，又找不到排放企业，环保部门对此很头疼。接触之初，当地环保局也怀疑我们是否能识别出如此相近的废水，为此先是实地考察了我们用户的使用情况，然后组织了包括外请专家在内的11名专业人士的团队、带了四个工厂的水样来我们学校亲自做了盲样测试，测试结果良好才最终决定采用我们的仪器。现在项目已经接近实施的尾声了。”/pp　　strong若干“关键点”/strong/pp　　对于此仪器的设计思路，吴静老师这么为笔者做了形容：“这个技术就跟警察抓小偷时的指纹比对思路一样，我们的设备就是在水污染犯罪现场扫描嫌疑指纹，如果能与指纹库对比上，那么就可能找到污染源。”但是污水水质与人体指纹毕竟还是有一些不同的地方，环境管理与警察破案的思路虽然在大方向上有一致的地方，但在实际操作层面是否有自己的特点呢?针对笔者在这方面的一些疑问，吴静老师耐心细致地一一作答。/pp　　水质荧光指纹识别技术检测的是有机物，那么这个技术是如何识别以重金属为主的电镀废水的呢?“虽然电镀废水以重金属元素为主，但是由于其生产过程中添加了少量有机物，且不同工厂的原料来源、管理水平、工艺水平等存在差异，加上水质荧光指纹检出限很低，因此可以识别不同工厂排放的电镀废水。”/pp　　污水进入水体之后会被稀释，随着从上游到下游的流动，水质会发生变化，这会给识别工作带来哪些困难呢?“首先，荧光信号的灵敏度很高，微克/升量级的污染物就能被检出，所以稀释后污染还是能检出。其次，很多荧光化合物本身稳定性好。以印染废水为例，印染废水需要经过水解、厌氧处理、好氧处理，然后混入生活污水后再次经过水解、厌氧处理、好氧处理、高级氧化后排放，其中的化学耗氧量(COD)降解90%以上，但是荧光信号的降解才30%，这表明很多荧光化合物是难降解的，作为指示物比较合适。污染排入水体后，肯定没有在污水厂变化快，所以容易被发现。”/pp　　即使能够比较精准的实现污染源的定位，但是目前水质荧光指纹的数据是无法用来作为环境执法依据的，对于这些问题，该如何解决呢?“目前环境执法主要还是依赖实验室数据做支撑。我们最大的用途是快速提供用户能开展业务的指向性信息，快速提供排查方向，缩小排查范围，显著提高效率。我们在开放的预警溯源系统中，实现了预警信息实时传送给执法人员。我们还采用自动留样器，开发了移动式溯源仪。前者可自动保存污染水样，后者在仪器预警后，可以即赶到现场用水质指纹来排查污染排放源。溯源是个复杂的事情，也是要靠专业的手段来实现的。”/pp　　strong展望未来 希望发挥更大作用/strong/pp　　虽然在采访过程中，笔者和吴静老师大多时候聊到的是此台仪器在管理企业偷排方面的作用，其实结合不同的监管手段，此台仪器还可以实现多尺度污染溯源：一是大流域尺度。在大流域范围内，可以利用此技术识别流域的重点污染段以及污染类型，比如每一段的主要污染源是生活污水、工业污水还是面源污染?这点和当前的河长制考核非常契合。如果能够提供污染来源信息，这无疑提供了更丰富的考核依据。二是城市尺度。在城市范围内，可以判断污染来自哪个区域和哪个单位，是从哪个途径进入水体的，面源贡献有多大等等，给管理者提供污染治理的关键信息。三是工业园区。此系统既可以帮助管理者迅速定位偷排单位，也可以对园区污水厂运行提供水质预警服务。/pp　　“我们与别人最大的不同是我们的工作思路不一样，我们提供的不是污染物的浓度数据，而是可以和环保业务直接挂钩、支撑环保业务开展的一些信息。对于仪器硬件研发，我们肯定比不了电机系、电子系或者精仪系的老师，但是我们的优势在于更懂环境业务、更懂环境需求，从而开发的仪器也能更好的满足环境业务的需要。”吴静老师说。/pp style="text-align: right "strong（采访编辑：李学雷）/strongbr//pp　　strong后记：/strong/pp　　从2003年到2016年，吴静老师和她的合作伙伴所研发的这款产品实现了从零到一、一到十的跨越，此台仪器也获得了一些认可，如2014年获得第十六届中国国际工业博览会高校展区优秀展品奖二等奖、2016年获得第九届国际发明展览会银奖。2015年，“水十条”正式发布，对河流和断面规定了明确的考核要求。近日，国务院办公厅正式发文推广“河长制”。水质环境质量管理被提到了越来越重要的位置，而水污染溯源对水环境质量管理是一大助力，我们期待吴静老师的团队以及所研发的产品在未来环境管理中能提供更多的技术支撑。/p

黑碳是PM2.5的主要组成成分，由于其常具有纳米级别的尺寸，因此有可能通过呼吸系统侵入人体，并在人体器官内积累。大量的研究表明，长期暴露在黑碳颗粒环境中可能引起包括呼吸系统疾病、心血管疾病以及神经发育改变等一系列健康问题。因此对于黑碳的毒理学研究和健康风险评估是十分重要的，这就迫切需要建立可靠的黑碳识别和定量分析技术。　　但遗憾的是，目前用于黑碳研究的方法相当缺乏。当前可用的方法包括透射电子显微镜、热光法和光学方法难以提供有效的化学信息用于黑碳鉴定。而质谱技术提供了一个强大的技术平台来克服这一问题。近期，中科院生态环境研究中心刘倩团队与福州大学林振宇团队合作报道了一种基于激光解吸电离质谱(LDI-MS)指纹识别技术实现了复杂介质中黑碳颗粒的免标记识别、量化和成像的新方法，以“Identification,Quantification, and Imaging of the Biodistribution of Soot Particles by Mass Spectral Fingerprinting”为题发表在国际分析化学领域著名期刊Analytical Chemistry上(DOI:10.1021/acs.analchem.0c05180)。　研究内容示意图　　该研究发现不同来源和形态的黑碳颗粒显示出高度一致的质谱指纹图谱，该质谱信号来自黑碳颗粒电离产生的小分子区域的碳簇阴离子(C2--C10-)。利用这些特征峰，可以对PM2.5样本中的黑碳颗粒进行鉴定及准确的定量，并且与传统热光法相比具有一致的结果。通过该方法，进一步成功示踪并成像了暴露PM2.5后小鼠体内黑碳颗粒在组织器官中的分布。结果表明，对于短期暴露PM2.5的小鼠，肺是黑碳颗粒积累的主要靶器官，并且在短期(7天)内几乎不会转移到其他组织器官中。　　图1 复杂样品中黑碳颗粒的LDI-MS指纹图谱。(A) 环境样品中黑碳颗粒的分离和鉴定。(B) 黑碳颗粒在PM2.5暴露的小鼠体内的免标记生物分布成像。　　小结　　该研究发现了黑碳颗粒的通用质谱指纹，并成功用于复杂介质中黑碳颗粒的鉴定、定量和成像研究。该方法的可靠性通过PM2.5样本中黑碳的准确定量和小鼠体内黑碳颗粒生物分布的免标记成像得以验证。考虑到黑碳颗粒在不同领域(如气候变化、空气污染以及疾病健康)中的重要性以及现有的研究技术瓶颈，该技术为黑碳毒性效应及机制研究提供了有效的方法学支撑，从而有助于更加深入全面地理解黑碳的健康风险。　　论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.0c05180

p　　近日，中国科学院合肥智能机械研究所杨良保研究员等人基于针灸针构筑了一种“可插入式”表面增强拉曼光谱(SERS)传感器，实现了多相体系的原位检测，该传感器有望用于针灸机理的研究。相关成果发表在美国化学会《分析化学》(Analytical Chemistry)杂志上。/pp　　传统针灸学源远流长，是我国医学科学的特色和优势，并对世界医学发展产生了积极的影响。然而，针灸并没有给出明确的现代科学依据，针灸作用机理不明确，这很大程度上限制着针灸的发展和推广，也是针灸在国内外并没有受到广泛认可和接纳的最主要原因。/pp　　近年来，SERS技术由于可以进行无损、高灵敏的指纹识别检测而一直备受关注，已经广泛应用于各大基础研究领域。杨良保团队一直在思考，能否利用SERS技术研究传统针灸机理。/pp　　受到传统针灸银针的启发，研究人员将PVP(聚乙烯吡咯烷酮)包裹的金纳米颗粒修饰在针灸银针表面，构筑了一种“可插入式”的SERS传感器。作为黏结剂，PVP可以直接将金纳米颗粒修饰在银针上面，而且由于金纳米颗粒表面PVP空间位阻的存在，银针表面的金纳米颗粒更倾向于密集排布，有助于形成更多的 “热点”，以提高“可插入式”SERS传感器的灵敏性。/pp　　杨良保告诉《中国科学报》记者：“和传统的SERS传感器相比，‘可插入式’SERS传感器更容易达到样品内部，通过针体表面不同位置的取点检测，可以获得样品不同深度的信息。”/pp　　研究人员将“可插入式”SERS传感器置于水—油双相体系中，分别从水相和油相中取点检测，可以获得不同相中的分子信息。杨良保说：“这种‘可插入式’SERS传感器有望用于生物活体样本，特别是对于传统针灸机理的研究。”/p

“扫码时代”或成过去式，“刷脸时代”已悄然而至人脸识别科技大大改变了人们的生活方式，从现金支付到刷卡支付，再到今天无处不在的扫码时代，一部智能手机既可以出行无忧。但您是否为忘带手机、手机没有网络、或者电量用完而感到焦急、困扰？别担心，“扫码时代”或将成为过去式，“刷脸时代”已悄然而至！从身份审核到线下支付，从乘坐地铁到取快递、领养老金，“刷脸”正在变得一路畅通。这一变革的核心就是人脸识别（脸部识别）技术。采用人脸识别技术的智能手机、电脑、银行柜员机、检票闸机、智能门锁、门禁、考勤、安检系统、远程认证、支付系统等已悄悄走进了人们的生活。人脸识别--这种非接触式、基于人的脸部特征信息进行身份识别的生物识别方法，是一种即体贴又便利的方法，某些情况下甚至优于现有的指纹识别系统，例如当冬天您戴着厚厚的棉手套，或者您手里刚好拿着其他东西时，指纹识别就显得不那么方便了。 人脸识别和垂直腔面发射激光器（VCSELs）人脸识别技术，这一重大进展硬件上可以通过所谓的垂直腔面发射激光器(vertical-cavity surface-emitting lasers，简称VCSELs)来实现。 VCSELs是一种特殊类型的半导体激光二极管，与传统的边缘发射激光二极管不同，它的发射垂直于芯片表面，因此可以很容易地封装成单个芯片上包含数百个发射器的发射阵列。用于智能手机的 VCSELs芯片通常发射的红外线，体积非常小，成本低廉，为脸部扫描提供了良好、安全的辐照性能。此外， VCSELs不仅可以用于人脸和手势识别，还可以用于通信、近距离传感器、增强现实显示、机器人(扫地机器人)和自动驾驶汽车的激光雷达等。 因此，表征VCSELs的发射光谱、功率、光束轮廓、噪声等是这些器件发展和改进的关键。傅立叶变换红外光谱技术（FTIR）用于垂直腔面发射激光器（VCSELs）的表征虽然辐照度传感器和快速光电二极管可以测量VCSELs激光器的功率和光束轮廓，但它们不能确定其发射光谱。 在这里，结合了步进扫描技术（StepScan）的傅立叶变换红外光谱（FTIR）以其高灵敏度、宽光谱范围、杰出的时间和光谱分辨率，被证明是理想的VCSELs激光器表征方法。来自德国达姆施塔特工业大学的Wolfgang Elsaesser教授和他的研究小组，使用布鲁克高性能VERTEX80v真空型傅立叶变换红外光谱仪，对VCSELs激光器进行了详细的微秒尺度时间分辨偏振(斯托克斯偏振参数)分析，很好地支持了VCSELs基础开发的理论模型。VERTEX80v真空型傅立叶变换红外光谱仪

市场研究机构Gartner（顾能）最新统计显示，2021年全球晶圆代工产业营收规模首度突破千亿美元大关，年增31.3％达1,001.94亿美元，创下历史新高纪录。Gartner指出，晶圆代工厂营收成长主要受惠于平均销售价格上涨11.5％，以及单位出货量年增18％。根据Gartner统计，全球半导体产业去年营收规模年增26％达5,950亿美元，晶圆代工产业年成长幅度大于整体产业。去年全球晶圆代工产业的平均产能利用率超过95％，其中，电源管理IC、面板驱动IC、指纹识别传感器等对8吋晶圆需求特别强劲，但因为相对应的设备供给短缺，导致晶圆厂扩产幅度受限，8吋晶圆的短缺或将持续一段很长的时间。再者，由于半导体产能供不应求，晶圆代工产能严重短缺，各家业者也与客户签订长约。受到与客户签订的长约和客户愿意提前支付预付款的鼓励下，晶圆代工厂2022年资本支出大幅拉高，且在未来几年的资本支出还会持续提升并续创历史新高。台积电去年仍稳坐晶圆代工龙头宝座，但因为涨价速度较其它竞争同业慢，去年营收年增24.4％达566.74亿美元，但市占率降至56.6％。然而值得注意之处，在于台积电在7／10纳米及5纳米先进制程节点的市占率均超过50％，且占去年营收比重高于五成，主要受惠于苹果、超微、联发科、英伟达等大客户扩大下单。三星晶圆代工去年接单畅旺，加上去年底调涨晶圆代工价格约20％，维持第二大厂排名不变，营收年增65.8％达85.37亿美元，市占率达8.5％，营收规模只达台积电的15％。三星近年来积极投资推动先进制程，去年7／10纳米及5纳米营收占比超过四成，除了同集团的三星LSI为主要客户，包括高通、英伟达、Google亦是先进制程客户群。联电去年营收年增26.6％达76.06亿美元，市占率达7.6％，在晶圆代工市场排名第三大。联电去年晶圆代工平均价格约调涨14％，在28纳米及更成熟制程节点上实现了「最佳性能」而受到客户青睐，至于联电领先同业完成28纳米OLED面板驱动IC高压制程量产，顺利赢得了三星LSI订单。

基于手势识别技术的可穿戴柔性电子设备在医疗健康、机器人技术、人机交互和人工智能等领域颇具应用前景。研制性能优异的柔性应变传感器是实现高性能可穿戴设备应用的重要基础。感器的灵敏度决定可穿戴设备的感知精度，而在过载、瞬时冲击、多次循环弯曲/扭折等条件下的机械鲁棒性将影响可穿戴设备实际应用环境条件下的长期可靠服役。截至目前，采用简单方法制备兼具高灵敏度和机械鲁棒性的柔性应变传感材料颇具挑战性。如何将基础研究所获得的高性能柔性应变传感器推广应用到人机交互系统等实际应用场景中，将会为此类器件的研发提供全新思路。 　　近期，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心薄膜与微尺度材料及力学性能研究团队，在前期柔性基体金属薄膜力学行为研究的基础上，基于柔性器件传感的力学原理，提出将裂纹类传感器的传感机制引入高机械鲁棒性蛇形曲流结构中，通过对传感层进行巧妙的高/低电阻区调控实现高灵敏度传感的学术思想，研制出灵敏度与裂纹类传感器相当(GF 1000)且机械鲁棒性优异的柔性应变传感器。该传感器在过载、冲击、水下浸泡、高/低温等严苛环境条件的作用下表现出优异的循环稳定性，稳定响应周次达10000周。同时，该传感器具有响应和回复时间快( 58 ms)、滞后性低等优势。 　　该团队将传感器进一步集成到自主设计的无线可穿戴人机交互系统中，结合机器学习、用户界面设计等技术实现了实时手语翻译功能。传感器的高灵敏度和响应速度赋予了该系统及时准确的感知能力，同时高机械鲁棒性则赋予该系统在实际应用场景中长期可靠服役的能力。该系统利用机器学习分类算法实现了对15种单一手势手语的识别和6种组合手势手语的识别(识别准确率分别达98.2%和98.9%)。系统整体的响应时间小于1s。成本低廉、质轻便携且操作简便的系统既可将手语实时翻译成语音播放，又可通过定制的用户界面实现信号曲线和翻译结果的可视化。后期可通过优化电路设计、扩展机器学习的手势或手语数据库，将该手势识别技术进一步应用于人机交互、虚拟现实、手势认证、智能传感、医疗健康等关键场景。该研究为实现柔性条件下的稳定增敏机制提供了新思路，有望促进可穿戴人机交互系统的应用和产业化发展。此外，该团队基于微小尺度材料和纳米金属层状复合材料力学行为基础研究工作的长期积累，研制出微机电系统(MEMS)用超长服役寿命的纳米复合材料，有望应用于航天、通讯、导航和新能源等领域的射频MEMS上。 　　上述柔性应变传感手语识别系统的研究成果，以Ultra-Robust and Sensitive Flexible Strain Sensor for Real-Time and Wearable Sign Language Translation为题，在线发表在Advanced Functional Materials上。研究工作得到国家自然科学基金、金属所“引进优秀学者”项目、沈阳材料科学国家研究中心青年人才和基础前沿及共性关键技术创新项目的支持。东北大学科研人员参与研究。图1.柔性应变传感器的设计和制备。a、蛇形曲流结构的传感机制；b、传感单元在表面切应力作用下的位移云图；c、传感单元在不同表面切应力作用下相邻曲流条纹的间隙沿传感器宽度方向分布曲线；d、相邻曲流条纹的接触区域长度随应变的变化曲线；e、传感器制备流程示意图。图2.柔性应变传感器的传感性能。a、高/低电阻区调控前的响应曲线；b、高/低电阻区调控后的响应曲线；c、在不同峰值应变下的循环响应曲线，极限检测应变；d、响应和回复时间。图3.柔性应变传感器的机械鲁棒性。a、循环稳定性；b、最大可承受应变；c-e：对严苛环境的耐受力。图4.可穿戴手语翻译系统。a、应用场景示意图；b、系统框架；c、手语手套；d、无线电路板；e、用户界面。图5.手语识别验证。a、6种由复合手势组成的手语；b、手语翻译系统对6种手语的识别准确率；e、手语翻译系统的各项性能汇总。

近日，中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室易建新副教授课题组提出一种化学电阻-电位型多变量传感器，实现了单一传感器对多种气体和火灾特征的三维探测和准确识别。相关成果以“A chemiresistive-potentiometric multivariate sensor for discriminative gas detection”为题发表在国际学术期刊《自然通讯》上（Nature Communications 14,2023, 3495）。低浓度气体的高灵敏探测和准确识别对于公共安全、环境保护、健康诊断和工业生产等诸多应用具有重要意义。相比于气相色谱和质谱等传统气相分析技术，气体传感器具有成本低、尺寸小、易集成和实时监测等优点，有利于大规模应用。但是，常规传感器仅输出单一信号，不能识别气体，因此探测准确性低，在实用中易受其它气体或环境湿度等干扰而引起误报或漏报。这一问题严重限制了气体传感器的应用。图1. 基于双敏感电极的化学电阻-电位型多变量气体传感器的原理和三维响应研究人员首先利用半导体氧化物电极在表面和界面上不同的响应机制，在同一电极上成功提取出化学电阻和电位两种不同原理的传感信号；进一步，采用钙钛矿型氧离子-电子混合导体氧化物取代贵金属铂电极，和常规的电子导电的敏感材料进行配对，获得了输出三个独立响应信号的双敏感电极传感器。得益于钙钛矿非常规的反向电位响应，传感器的气敏性能得到了显著提高，实现了2-乙基己醇、一氧化碳等多种危险和火灾特征气体的(亚)ppm级三维探测和准确识别，并展现出在火灾危险早期预警方面的应用潜力。图2. 多变量气体传感器在火灾早期预警中的应用这种兼具探测和识别功能的多变量气体传感器简单、高效、成本低，可适用于不同半导体材料电极和固体电解质基底，工作温度范围宽，并可进一步拓展获得更高维度的响应，为复杂环境中气体的高灵敏和准确探测提供了新思路。论文的第一作者为宋卫国研究员和易建新副教授共同指导的博士生张红，通讯作者为易建新副教授。研究得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费的资助。

多变量气体传感器在火灾早期预警中的应用。　中国科大 供图中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室易建新副教授课题组近日在多维探测和识别的气体传感器方面取得进展。相关成果发表在国际学术期刊《自然通讯》(Nature Communications)上。 据悉，研究人员提出了一种化学电阻-电位型多变量传感器，实现了单一传感器对多种气体和火灾特征的三维探测和准确识别。　　低浓度气体的高灵敏探测和准确识别对于公共安全、环境保护、健康诊断和工业生产等诸多应用具有重要意义。相比于气相色谱和质谱等传统气相分析技术，气体传感器具有成本低、尺寸小、易集成和实时监测等优点，有利于大规模应用。　　但是，常规传感器仅输出单一信号，不能识别气体，因此探测准确性低，在实用中易受其它气体或环境湿度等干扰而引起误报或漏报。这一问题严重限制了气体传感器的应用。　　研究人员首先利用半导体氧化物电极在表面和界面上不同的响应机制，在同一电极上成功提取出化学电阻和电位两种不同原理的传感信号，并进一步配对获得了输出三个独立响应信号的双敏感电极传感器。得益于钙钛矿非常规的反向电位响应，传感器的气敏性能得到了显著提高，实现了2-乙基己醇、一氧化碳等多种危险和火灾特征气体的(亚)ppm级三维探测和准确识别，并展现出在火灾危险早期预警方面的应用潜力。　　据介绍，这种兼具探测和识别功能的多变量气体传感器简单、高效、成本低，可适用于不同半导体材料电极和固体电解质基底，工作温度范围宽，并可进一步拓展获得更高维度的响应，为复杂环境中气体的高灵敏和准确探测提供了新思路。

必须依靠大型实验室分析仪和专业警犬来判断变质食物和可疑爆炸物的日子或许很快就要一去不复返了。根据国外媒体的最新报道，来自俄勒冈州立大学的研究者人员日前开发出一种对气味分子非常敏感的光学纳米传感器，从而大大减少了物质检测的成本和时间。　　据悉，这种光学纳米传感器内置的金属有机薄膜能够收集气味分子，然后通过低成本的等离子纳米晶体将所捕获的化学信号放大，就好似微型的镜片一般。它不仅可以检测环境中最常见的二氧化碳，而且对很多其他化学物质也有相当高的灵敏度，能够满足各种目的的检测需要。目前，俄勒冈州立大学已经将这项技术申请专利，或许在不久的将来特种队员用这么一小片传感器就能准确识别藏匿的爆炸物，而普通消费者则可以用它来检测购买的食物是否已经变质。

生物化学领域大约有100多年的历史。长久以来，我们的研究重点是蛋白质。这几乎就像是我们在研究错误的东西。RNA对于理解和操纵哺乳动物和人的生命，是极其重要的，但它可以说是哺乳动物细胞中最少被研究的遗传物质。我们还没有发现它的大多数功能。”ELISA试剂盒例如，MicroRNA分子，是可以结合信使RNA的短链，可拦截调度和防止遗传密码付诸行动。在我们的身体存在有1000多种。ELISA试剂盒研究人员说，它们直接或间接控制着几乎所有重要的生命过程。一个特定的microRNA过多或过少，都会推动肿瘤的生长。当一个癌细胞死亡和分解时，它们可能被释放。细胞，包括癌细胞，可能通过它们送入血液中的microRNA作为激素，而彼此相互沟通。来自两种机制的血源性microRNAs将是癌症信号，这种新技术能够有效地在患者血液中检测到它们。这种方法的独特之处在于，DNA和RNA结合太弱，因此它们不能停留。DNA链以特别的节奏，粘附和从RNA上分离。当研究人员通过超级敏感荧光显微镜观察到这一现象时，它看起来像一个萤火虫在闪烁。ELISA试剂盒

近日，以中国科学院上海微系统与信息技术研究所为牵头单位的国家重点研发计划“智能传感器”重点专项“高精准分子识别有机半导体光电双模智能嗅觉传感器”项目启动暨实施方案论证会在上海召开。科技部高技术研究发展中心领导、中科院重任局领导、项目咨询专家组、项目和课题单位管理部门、项目核心成员等30余人参加了本次会议。项目咨询专家组由中科院化学研究所刘云圻院士、华东理工大学田禾院士、吉林大学卢革宇教授、海关学院谢秋慧教授、中科院上海技术物理研究所胡伟达研究员、复旦大学邓勇辉教授、华中科技大学刘欢教授、北京信息科技大学尤睿教授、华中科技大学段国韬教授组成。 　　会上谢晓明所长代表项目牵头单位对与会领导及专家表示热烈欢迎，希望各位专家对项目实施方案提出可行的宝贵意见与建议，并表示将为项目实施提供全方位的支持和保障，以确保项目顺利推进并取得创新成果。项目负责人兼课题三负责人付艳艳研究员、课题一负责人马骧教授、课题二负责人黄佳教授，分别就项目和具体课题的研究内容、技术实施方案、预期成果及推进计划等内容进行了详细汇报。 　　项目专家组充分肯定了本项目的总体实施方案，并着重指出在未来研究过程中，项目团队各课题承担方应紧密合作，强化协同机制，确保项目各关键节点把控及整体研究目标顺利实现。此外，专家组聚焦课题研究方向、技术创新点及项目实施可能面临的挑战和问题等方面，共同提出了针对性指导意见。经专家质询答疑、技术指导和综合评议，项目实施方案顺利通过专家论证。

近期，俄罗斯科学家开发出了一种新的激光技术，用于制造新颖的光学生物传感器，这种传感器能够在几秒钟内识别感染性疾病。该装置通过红外光来显示有害的细菌和病毒，可以在大型的交通枢纽，如机场等需要不断监测大量的客流的环境下得到广泛应用。　　这项研究发表在《激光物理快报》杂志上。该传感器是由一个规则微穿孔化的银纳米薄膜沉积在由天然矿物萤石支撑的透明基板上制作而成。生物材料样本，如刮下的鼻粘膜的样品被放置在薄膜上。然后，这一薄膜曝光在一个普通实验室中的红外光谱仪的红外光中。通过获取通过样品的光谱，研究人员可以推断出特定的细菌或病毒的存在。　　为了证明新型生物传感平台可以立即检测病原微生物，科学家们使用了一种常见的细菌进行实验，金黄色葡萄球菌。　　这种快速分析可能被广泛应用于大型交通枢纽，如机场这种需要不断对流通乘客进行健康监测的环境下。目前，这种还是通过热成像摄像机跟踪体温来实现。一个发烧的乘客可能是一个潜在的感染源。在这种情况下，一个清晰的分析是必要的，要辨别出来该人是否实际上是生病了，还是什么别的原因。利用现有的方法调查生物材料，如聚合酶链式反应方法要需要几天。与之相反的是，这种新技术可以立即提供出检测的结果。　　这项研究由机械与光学大学、国家核研究大学、列别捷夫物理研究所、莫斯科物理技术研究所的科学家主导进行，并与莫斯科传染病临床医院展开了密切合作。　　这种新的生物传感器的另一个优点是它的灵敏度。“光学生物传感器，使用我们的技术可以检测单个细菌，”Sergey Kudryashov说，他是机械与光学大学激光技术与仪器学院和列别捷夫物理研究所气体激光器实验室的领导研究员。“在一些公共机构，如幼儿园、学校内传染病的早期诊断，特别对于高校的季节性流行病有很好的帮助。对于在传染病医院的医生来说，这种技术可以是一个宝贵的资产，可用于早期和更快的诊断。”　　该生物传感器的灵敏度归功于银质薄膜的光栅状结构。当红外线通过传感器时，它会定期地分布在表面上。随着光照强度变高微孔会转变成热点。生物材料中含有的微生物会在热点中有效地填充孔和吸附，这增加了他们的检测的概率。　　数以百万计的微观孔利用激光进行切割，这是通过衍射光学元件进行空间复用成微束，使研究人员能够使传感器的生产自动化和更迅速。　　“到现在为止，这样的传感器只能通过高倍率放大的电子显微镜才能看到，所以实际的实验室分析是不可能的。我们的方法可以允许这种微孔结构覆盖更大的面积，扩展到一平方厘米面积，用以制作出应用在实际实验应用传感的原型，以方便生物材料更好的适配，”Sergey Kudryashov说。　　对于光学生物传感的反洗方法并不是新创的，而只是实施过程中效果不佳。这是由于一个事实，早期的技术并不能制造真正的原型，即可用在实验室环境中进行测试和临床中实践。　　这在把这项新技术用于医疗实践之前，提出了另一个科学家必须进行解决重大的挑战，细菌(红外光谱库)的参考数据库的建立，即被用来与从红外光谱仪形成的数据进行比较。　　红外光谱仪的读数总是要与这种光谱数据库进行比较，即某些官能团分子的红外活性指纹的目录库。例如，在研究中使用的金黄色葡萄球菌，有它自己的指纹，来自胡萝卜素的类胡萝卜素片段，而胡萝卜素即是负责其颜色的一种物质。　　科学家们希望在未来，由于较低的生产成本和快速的制造工艺，以及更常见的基板材料的使用，新的光学生物传感器平台将得到广泛的实际应用。此外，根据研究人员的说明，一旦光谱库被校准，传感器将能够识别不仅是致病微生物的类型，且会包括它们的近似类型。

日前，天津大学李振、谢育俊团队成功研发新型指纹显影剂，可实现高质量指纹图像显影，为身份认证、案件侦办带来新思路。相关成果发表于国际期刊《先进材料》。指纹识别技术目前已经广泛应用于刑事侦查、身份识别等领域。“指纹三级特征”是从指纹纹路进一步提取的微观细节特征，如指纹脊的宽度、形状、指纹脊上的汗腺分布以及间距等。在实际刑侦过程中，很多案发现场往往只留下很少的指纹，现有的指纹识别技术很难据此进行识别，而根据指纹三级特征却能进行身份认定。实现三级指纹特征的可靠检测离不开高质量指纹图像，因此，发展高性能指纹可视化技术对于刑侦等领域具有重要意义。天津大学李振、谢育俊团队研发了一种新型两亲性指纹显影剂。这种显影剂在空气中研磨可使其发光颜色产生变化，还可以自行恢复；该显影剂以水作为溶剂，不仅避免了对指纹精细结构的破坏，而且在各种基质均有良好的显影效果。特别值得一提的是，该显影剂不仅工作浓度低、显影时间短，而且其获得指纹显影图像的分辨率极高，对三级指纹细节尤其具有非常清晰的可视化效果。“该指纹显影剂能够实现目前三级指纹特征显影几乎最佳的效果。”据研究人员表示，“未来这项技术对身份识别与案件场景指纹证据收集具有重要意义。”

高灵敏微量气体传感在环境污染研究、人体挥发性有机物(VOCs)检测中具有重要的现实意义。迄今为止，已有多种分析技术用于气体检测，但多存在成本高、操作复杂、分析过程耗时等缺点。表面增强拉曼散射(SERS)作为有力的痕量分子检测工具，可利用基底的表面等离子体共振和电荷转移效应大幅增强目标分子的拉曼散射信号，具有高灵敏、简单、快捷、无损和特异指纹识别的特点，在气体传感领域具有优势。 　　近日，中国科学院苏州生物医学工程技术研究所研究员张志强与博士研究生孙姣姣，开发出一种具有超高灵敏性的三维玫瑰花枝状SERS基底(BigAuNP/Au/ZnO/P)。本研究中，科研人员以化学生长与微纳加工相结合的方式，在聚偏二氟乙烯(PVDF)膜上制备了纳米氧化锌(ZnO)-金(Au)三维异质结构，其增强原理在于相邻纳米棒表面的金纳米颗粒(AuNPs)、同一纳米棒表面的相邻AuNPs、金层与AuNPs的结合点三处“热点”区域共同提高了电磁增强效应，Au和ZnO之间的电荷转移产生高密度电荷，形成内部电场，激发了ZnO纳米棒的化学增强效应。 　　该SERS基底对对巯基苯甲酸(p-MBA)分子的检测限为10-13 M，其增强因子高达2.27×107，并具有良好的均一性和可重复性(RSD 4%)。此外，PVDF膜具有多孔特性，可采用过滤式检测程序提高目标分析物与SERS“热点”的碰撞效率，有利于气体分子的高效富集。 　　科研人员以腐胺和尸胺两种挥发性有机气体为例，验证了该三维柔性SERS基底在气体传感中的检测性能。通过在SERS基底上修饰p-MBA传感单分子层，利用酰胺反应选择性地捕获腐胺和尸胺，实现了低浓度气体分子的高灵敏定量检测(腐胺检测限：1.26×10-9 M，尸胺检测限：2.5×10-9 M)，比同类研究报道的检出限高出2-3个数量级，证明了该SERS传感器在实际气体传感中的应用潜力。 　　鉴于该三维柔性SERS基底的多孔特性和优异的增强性能，将其与微流体装置和便携式拉曼光谱仪集成，搭建SERS快速检测系统，有望实现气溶胶中细菌、病毒和污染物的高效捕获与富集，发挥该三维基底在气溶胶的高灵敏检测领域的技术优势。 　　相关研究成果以Ultrasensitive SERS analysis of liquid and gaseous putrescine and cadaverine by a 3D-rosettelike nanostructure-decorated flexible porous substrate为题，发表在Analytical Chemistry上。研究工作得到国家自然科学基金、江苏省重点研发产业前瞻项目、中科院科研仪器装备研制项目等的支持。

现在只要有智能手机在手，除基本地理位置外，还可以根据机种的不同取得周边环境的紫外线、温度、湿度等资讯。智能手机内建的传感器，可以正确测量出人体也难以察觉到的多元讯息，扮演&ldquo 第六感&rdquo 的角色。　　据ETNews报导，过去智能手机制造厂多将规格重点放在相机画素、显示器、手机厚度、传感器等核心性能上，做为产品差别化的焦点。每每有高阶新机种公开，大多会以规格比较为主，并强调设计的创新和技术力的提升。　　然近来手机硬件规格竞争已达上限，可以赋予智能手机各种新功能的传感器成为新焦点。三星电子(SamsungElectronics)的Galaxy系列机种和苹果(Apple)iPhone搭载指纹辨识传感器等，触发智能手机传感器的竞争。　　报导引用市调机构IHSTechnology资料指出，智能手机和平板电脑等移动设备传感器全球市场规模，在2018年将较2012年的23亿美元成长约3倍，达65亿美元。　　其中有20亿美元以上将来自生物辨识、紫外线、气体等新兴传感器产业。从动作辨识、光照度、距离传感器等智能手机登场初期开始，手机搭载的既有传感器和新传感器将带动传感器市场成长。　　新兴传感器的代表性产品为指纹辨识传感器。苹果2013年推出的iPhone5S首度搭载指纹辨识系统，2014年更应用该系统推出移动付费服务Pay，引领传感器热潮。华为和Oppo等大陆手机业者，也陆续在最新产品上搭载指纹辨识传感器，让指纹辨识成为高阶智能手机的必备条件。　　韩指纹辨识模组专门企业CrucialTec内部人员表示，近来以大陆智能手机製造厂为中心，展现出对指纹辨识模组的关心。除华为和Oppo外，许多业者也前来询问相关产品。　　 　　三星的Galaxy机种也搭载指纹辨识传感器，但三星的重心较偏向于健康管理的特殊传感器。日前推出的GalaxyNote4和NoteEdge因搭载紫外线传感器和心脉传感器受到瞩目。　　原本三星计划还要搭载氧气饱和度测量传感器，但因受限韩国医疗设备登记规范等问题，只有部分海外地区的机种有搭载。内建应用程式SHealth原可利用温度及湿度传感器显示舒适度，但经过消费者调查，使用度相当低。新增传感器会导致製造成本升高，三星将先考虑活用度等再决定调整搭载的传感器。　　 　　继指纹辨识和UV等传感器后，各种健康管理、环境相关传感器可望接棒带动传感器市场成长。Partron传感器事业组长金泰元(音译)表示，正持续进行心电图传感器和体脂肪传感器等健康相关传感器模组的研发。此外，也将研发相关演算法，努力提升附加价值。　　可辨识使用者情绪的传感器，也陆续有厂商进行研发。2013年微软(Microsoft)北京研究所发表MoodScope相关报告，成为热门话题。虽然与收集消费者的智能手机使用型态和生活形态等资讯，并以此为基础做运用的一般传感器有所差异，仍是一种情感辨识传感器概念。　　韩国Shinyang证券研究员表示，智能手机开始搭载多元传感器，但受限于製造成本和手机外观设计等问题，未来可能只会再增加2~3颗传感器。能够配合零组件成本、使用者的接受度、生产力等三个条件的传感器，才会被应用到智能手机中。

近日，来自瑞士洛桑联邦理工学院医学图像处理实验室和神经假体研究中心的 Enrico Amico 教授及其团队，发表了一项新的研究，表明人类大脑同样具有独一无二的活动特征，即“大脑指纹”。同指纹识别一样，通过大脑“指纹”也能精准识别不同个体。　　同时，研究人员还证实，大脑独一无二的活动特征最先出现在眼球运动、视觉感知相关的感觉区域，随后出现在与复杂认知功能相关的额叶皮层区域。而阿尔兹海默病等神经退行性疾病患者随着疾病进展，大脑“指纹”特征似乎会逐渐消失。　　对此 Amico 教授表示，“我们的研究表明，只需要 1 分 41 秒就能获得人类大脑活动的“指纹”信息，这一信息最先出现在大脑视觉相关的感知区域，随着时间的推移，也会出现在复杂认知相关的额叶皮层区域。未来，我们或许可以通过大脑‘指纹’监测来筛查潜在神经退行性疾病患者、自闭症患者、中风患者、甚至成瘾的患者。”　　相关研究以“When makes you unique: Temporality of the human brain fingerprint ”为题发表在最新一期的 Science Advances 杂志上。　　每个人都有一个与众不同的大脑　　17 世纪中期，意大利著名组织学家兼医生马塞洛马尔皮吉(Marcello Malpighi)，首次观察到人体指尖上有明显的纹路和汗腺。这一观察结果为后续的指纹与个体识别技术奠定了基础。　　如今，我们已经知道，每个人都有独一无二的指纹，指纹信息已经成为了人类身份认证的重要依据，在人类生活中被广泛应用。例如手机指纹解锁、指纹门禁打卡、刑事案件侦破等等。显然，指纹识别技术的出现让我们的生活变得更加快捷、更方便。　　(来源：Pixabay)　　然而，经常看电影的小伙伴们可能会发现，指纹是可以被盗取的。因此，近年来，人们也研发出了一系列诸如视网膜识别、人脸识别等技术，用于指纹识别的补充。　　2015 年的时候，Finn 等人首次提出人类大脑存在特异性这一理念，并通过功能核磁共振成像技术(fMRI)证明，仅计算人类大脑功能连接，就能找到大脑“指纹”。　　简单地来说，fMRI 是通过测量神经细胞活动时所引起的血液氧气含量变化，来观察大脑不同区域的活动情况，可以像照相机一样记录大脑的活动状态。　　通过扫描出来的 fMRI 图像可以得到每个人的连接矩阵，由于不同的生活经历和后天环境，每个人大脑内部连接的方式都不一样，所以可以根据连接矩阵来判断是否为同一人。　　2016 年的时候，来自卡耐基梅隆大学的科学人员采用了五个数据库的数据，通过使用功能性核磁共振成像分析了 699 个人脑的连接图谱。　　(来源：scitechdaily)　　随后，该团队共开展了 17000 多次实验，最终证明，通过大脑功能核磁共振扫描，的确可以找到每个人独特的大脑“指纹”，并且再次扫描仍旧能够完美复现，确认身份。研究人员还发现，就连同卵双胞胎的大脑之间也存在这种区别。扫描结果显示，同卵双胞胎的大脑结构连接模式只有 12% 是相同的。　　对此，卡耐基梅隆大学的心理学助理教授提摩西威尔斯迪南(Timothy Verstynen)表示，“研究结果证实了神经科学领域的一项假设，即每个人大脑中的连接模式都是独一无二的。这说明你的生活经历可以在大脑的连接模式中有所体现。”　　大脑“指纹”获取仅需 1 分 40 秒　　近年来，随着大脑“指纹”的概念得到证实，从人类大脑功能连接数据中提取“指纹”已成为神经科学的一个前沿方向。　　此前的研究虽然通过对大脑神经功能连接数据进行分析，证实了大脑“指纹”的存在，且只需两次 fMRI 扫描就可以准确匹配受试者。但是，到目前为止，绝大多数科学家都是通过长时间的 MRI 扫描来获取大脑“指纹”。　　这些研究没有解释清楚，大脑指纹究竟是如何产生的?又是何时产生的?　　为了找到答案，Amico 教授带领的研究团队利用人脑连接的时间动力学，使用动态大脑功能连接技术，来探索大脑“指纹”产生的时间问题，即大脑指纹是何时产生的，在多长时间内产生，哪些大脑区域对此负责。　　研究结果显示，人类大脑最佳的指纹出现在测试开始的200秒左右。不过，最快仅需 1 分 40 秒，就能成功获取人类大脑的“指纹”，且大脑指纹最先出现在大脑中的感觉区域，也就是与眼球运动、视觉感知和视觉注意力相关的区域。随着时间的推移，与认知功能相关的额叶皮层区域也可以揭示人类大脑的独特信息。　　(图 | 大脑“指纹”(来源：Enrico Amico))　　此外，根据初步研究结果，某些神经退行性疾病，例如阿尔兹海默病等，随着疾病的进展，大脑的“指纹”特征会逐渐消失，通过大脑功能连接来识别个体身份会变的越来越困难。　　最后，通过元分析调查，研究人员证实，大脑指纹的产生与人类行为密切相关，不同行为会在不同的时间，激发不同大脑区域的“指纹”特征，二者之间存在复杂的梯度关系。也就是说，大脑“指纹”具有随时间波动的特征。　　对此，Amico 教授表示，“我们的研究证明，大脑‘指纹’特征具有明显的波动性，疾病等各种因素均会影响大脑‘指纹’的出现。据此我们可能通过大脑‘指纹’监测中枢神经系统疾病或其他诸如中风等可能影响中枢神经系统的疾病。”

指纹破案不准确　　近代以来，指纹是识别罪犯的一个重要依据，不过，由于比对标准仅仅是嫌疑人指纹与现场采集到的指纹的相似性，而现场采集的指纹往往多而杂乱或者不完整、不清晰，这就难免有误判了。　　1997年初，英国一名51岁的男子被杀死在家中，警察根据在死者家中发现的指纹找到了嫌疑人大卫阿斯伯里，他曾被受害者雇佣到家里做过一些杂活，警察还在阿斯伯里的家里发现了一个有受害者指纹的存钱罐。但奇怪的是，在受害者家里的门框上警察还发现了另一枚指纹，这枚指纹与警官雪莉麦基的很相似。雪莉麦基坚决否认自己曾到过受害者家中，她的警察同事也给她提供了一些不在场证明。但是为了证明指纹识别是准确的，阿斯伯里确实是犯人，雪莉被判定说了谎，她不仅被解雇了，还和阿斯伯里一同入狱了。几年后，案件重审，来自不同国家的171名指纹专家再次复审了指纹，他们得出的结论是雪莉的指纹与犯罪现场的指纹并不匹配，于是雪莉和证据并不充分的无辜的阿斯伯里最终得以获释。　　雪莉的冤案并不是独一无二的。2004年，西班牙马德里的地铁遭到爆炸袭击。警方在现场采集到一个不完整的指纹，两个月后，美国警察逮捕了“犯人”，他们宣称这个叫布兰登梅菲尔德的人的指纹与爆炸现场的指纹相吻合，尽管他有确切的不在场证明。又过了半个多月，西班牙警方逮捕了另一名犯罪嫌疑人，这名嫌疑人的指纹与现场指纹更吻合，无辜的梅菲尔德才被释放。　　虽然指纹确实很独特，但很显然，仅凭形状比对不能保证百分百的准确性。不过，现在科学家对指纹有了更新、更深的认识。　　原有物质跑不掉　　每个人指纹下方的皮肤藏着许多汗腺和毛孔，它们分泌出的氨基酸和脂肪酸会留在指纹的沟壑间，而不同性别和年龄的人分泌的氨基酸和脂肪酸的量是有差异的，随着时间的流逝，这些物质的含量也会发生变化，指纹告诉我们的秘密就藏在这些变化后。　　从指纹看性别现在已经非常容易了，科学家们发现，男性和女性指纹中的异亮氨酸、苯丙氨酸和棕榈油酸的含量存在明显差异。在多个实验样本中，男性的指纹中上述三种物质含量均比女性高，平均约高出10%～30%，结合三种物质含量来判断性别，准确率高达90%。年龄也与指纹的化学成分密切相关，儿童的指纹中含有较高浓度的挥发性未酯化脂肪酸（能直接供能的物质，如油酸、软脂酸等），而成人含有较高浓度的、挥发性较差的酯化脂肪酸（脂肪酸与醇的反应产物，参与构成其他物质，如卵磷脂、脑磷脂等）。科学家们已经算出了一个指纹中的化学成分随年龄变化的函数公式，将相应化合物的含量代入公式，就能算出指纹所有人的年龄。　　基质辅助激光解析电离质谱（MALDI-MSI）是目前最常用的确定指纹化学成分的方法，氨基酸和脂肪酸的含量都能用该方法测出来。美国爱荷华州立大学的化学家佩吉辛纳斯还能通过脂肪酸的剩余含量判断出指纹被留下的时间，最长可以追溯到15天前。当一枚指纹被留在空气中时，其中的不饱和脂肪酸会与空气中的臭氧反应发生降解。指纹留下时间不同，降解物质的种类和含量会发生变化，这样科学家就能够通过质谱仪分析降解物质的变化，来判断指纹的“离体时间”，也即刑事案件中的作案时间。　　外来物质全知道　　除了自身分泌的物质外，指纹还能“拦截”一些外来物质，比如日常接触的药物、酒精甚至是血液，而这些东西对案件的侦破至关重要。　　英国东英吉利大学的研究人员开发了一种检测人手指上的药物的方法，目前能检测四类药物：大麻、可卡因、冰毒和鸦片。人们将手指按压在药物筛选盒里的试纸上，如果被检测的四类药物存在，试纸上的荧光标记抗体会与药物结合，药物含量越多，结合抗体越多，荧光就越弱，如果四种药物都不存在，将获得最大荧光信号，最后通过测量荧光信号就能知道人们接触毒品的情况。该方法能够检测低至10-9克级的药物，只需要10分钟就能得到结果。　　而且，这个方法同样能应用于死者。研究人员从75名癌症致死的死者身上获取了指纹样本，检测到他们生前曾大量服用吗啡，这是癌痛的镇痛药物之一。因此，如果这个技术能用于刑侦，对判断死因和确认嫌疑人是否是瘾君子将有重要作用。自2012年起，英国谢菲尔德哈莱姆大学的生化学家西蒙娜弗朗西丝团队就与警方合作，研究指纹识别技术在刑侦活动中的应用，现在他们已经能用质谱法在指纹中鉴定出多种分子，比如毒品、血液、化妆品成分以及咖啡品种等，根据这些信息，警方能大大缩小嫌疑人的范围。　　研究人员是这样运用质谱仪来检测指纹中血液的存在的。血红蛋白是血液中负责氧运输的蛋白质，其中的一种化合物——血红素含有许多结合氧气所必需的铁元素。在质谱仪中，极微量的铁元素也能被识别出来，还能判断这些铁元素是否来自血液，来源是动物血液还是人类血液，甚至连几十年前采集的指纹中隐藏的血液也能被检测出来。有了这项技术，尘封几十年的案件将迎来新的突破。　　想象一下这幅画面：刑侦警察们坐在电脑前，屏幕上放映着一个嫌疑人的指纹，它属于美国某州某县的一个30岁的男子，他清晨爱喝蓝山咖啡，每天会抽两支万宝路香烟，日常使用古龙香水，根据指纹中的印刷墨水，可判断他在一家高科技公司工作… … 只需要几分钟，警察们就获得了这么多信息，犯人们还能藏多久？

在2009年年头的时候，有许多行业人士担心在经济衰退的时候生物识别行业如何继续走下去。正如所料，确实有少数与生物识别相关的工程被推迟甚至是取消，这里面最大的原因就是原有的预算都因为金融危机的影响而遭到削减。　　根据国际知名调研机构Frost & Sullivan的亚太区高级分析师对智能卡和自动识别行业的分析，指出在2009年的上半年，许多小型厂商的收入大幅度减少了。"尽管如此，生物识别行业仍然在健康地发展，特别是在政府部门主导的工程下，生物识别行业的发展依然一枝独秀。"　　语音生物识别技术，在2009年里随着亚洲和欧洲的银行开始测试语音识别银行的运营情况，才开始崭露头角。语音生物识别技术还有着相当大的改进空间，从而使得这项技术更加完美，生物识别行业的众多从业人员对此表示乐观。　　指纹识别生物技术则是目前使用得最为广泛的一种生物识别技术，生物识别行业在亚太地区70%的收入都是来自于指纹识别。"我们可以看到，在未来数年随着诸如手掌静脉和掌型识别逐渐变得更加可行和普遍,指纹识别在未来的几年内将会降低其应用范围。由于许多人没有接触过这项技术，因此这项非接触手掌静脉识别技术会集中在亚太地区进行推广。"Rajendra如此表示，"通过引入非接触手掌扫描仪，生物识别技术就会像日本和韩国那样被广泛地接受。比这更多的是，由于静脉识别技术的先进性在于需要非接触手掌扫描仪，因此其他想使用该项技术的地区就必须使用这种非接触媒介。由于这种设备允许个人拥有自己的手掌扫描，而且无需任何身体接触，因此在美国的医院也开始使用非接触手掌静脉扫描仪。"　　在行业趋势方面，Rajendra先生表示，在过去的几年里，各种生物识别技术讲逐步融合在1个单元里，提供更准确的验证功能。"在亚太地区，许多系统集成商都在专注于提供多模态生物识别技术，从而能够提供一个更高级别的安全技术。除此之外，系统集成商开始为生物识别智能卡集成了更多的应用，"他说，"随着生物识别技术和智能卡的整合，生物特征验证就可以在离线的状态下实时进行，降低成本。现在，有许多集成了生物识别技术的ID卡开始广泛地在政府身份证、边境管制、银行和农村金融得到应用。"　　Rajendra先生编写了一个适用于银行等金融机构在扩张农村市场的时候所需要的应用程序，在过去的3年里反映非常良好，"生物识别技术已经让众多的金融机构进入农村市场，以往这是被认为是永远不可能发生的事情，因为那里没有适用于身份验证的通信线路。"在不久的将来，Rajendra先生认为生物识别系统不但不会显著减少，而是会出现在同样价格的基础上提供更好的产品。　　"随着扫描速度的改进和新的分析软件出现在市场上，生物识别技术不再单纯地以安全为目的，而是作为工具来收集和消化信息，这样将有助于一个组织的管理。由于不同类型的安全技术越发的集中在一幢建筑里，系统集成商也开始实现生物识别系统与其他安全系统互通，实现无缝的操作。"

中国科大微电子学院龙世兵教授团队与复旦大学芯片与系统先进技术研究院刘琦教授团队合作，利用深紫外(DUV)光电突触结合忆阻器的构架实现了基于储备池计算(RC)的指纹识别系统，相关成果以“In-sensor reservoir computing system for latent fingerprint recognition with deep ultraviolet photo-synapses and memristor array”为题于11月3日在线发表在学术期刊《Nature Communications》上。 　　深紫外光电探测器在深空探索、环境监测、生物信息识别等领域的角色举足轻重，然而高速智能化探测在DUV波段存在严重缺失。以传统的指纹识别系统为例(图1a)，其中传感器、存储器和处理器的分离恶化了决策的延迟，并不可避免地增加了整体计算能耗。随着智能时代的来临，这类光信息应该以什么样的形式进行处理？在生物体中，光信息的采集通过视觉神经系统来完成，而光信息的处理通过中枢神经系统进行(图1b)。受此启发，合作团队提出通过感算和存算器件分别模拟神经突触的行为，来实现感存算一体化的光信息采集与处理(图1c)。图1基于光突触和忆阻器件阵列的RC系统。(a)以指纹识别为例的传统DUV图像识别系统的数据传输及处理模式。(b)生物视觉识别系统示意图，包括视网膜、视神经元和视皮层。(c)以光学突触为储备池输入层，忆阻器件阵列为读出网络层的感算RC系统。 　　团队基于富镓氧化镓材料设计，利用非晶材料的显著持续光电导效应，制备了具备短时程效应的光突触器件。通过4比特的紫外光脉冲输入测试，构建了感算器件RC网络的映射关系，这可以将图片信息通过紫外光转化为特征电流值(图2a)。最终，通过存算忆阻器阵列稳定的多态调控特性实现了对储备池输出的训练，实现了小规模的深紫外指纹识别功能。基于该硬件系统，采用定制化特征值策略，DUV指纹图像的高识别精度几乎与软件仿真结果相匹配(图2b,c)。该系统在短期训练后即可达到100%的识别准确率，并且即使在15%背景噪声水平下也能保持90%的准确率，这与DUV波段的抗噪特性相符(图2d)。这种全硬件感算RC系统为高效的识别和安全应用提供了很好的参考原型，也对深紫外波段的智能光电器件发展具有重要参考意义。图2 基于硬件感算RC系统的DUV指纹识别。(a)硬件光电RC系统的示意图，包括生成特征输出的光突触储备池层和执行网络训练的忆阻器读出层。模拟和硬件实验权重的(b)颜色映射图和(c)统计直方图。(d)随机噪声对RC系统指纹识别准确率的影响。 　　该成果得到了审稿人的充分肯定：“这个原型系统将为感内储备池计算系统的发展提供更多思路，整个工作的主题非常有趣。”(“This prototype system … will provide more insight into emerging in-sensor reservoir computing. Overall, the topic of this work is truly interesting”)。 　　中国科大微电子学院博士生张中方为本文的第一作者，龙世兵教授、赵晓龙副研究员以及复旦大学芯片与系统先进技术研究院的张续猛副研究员为本文的共同通讯作者。该成果得到了国家自然科学基金、中科院战略先导、中科院重点研发计划、广东省重点研发计划以及中国科大微纳研究与制造中心等的资助。

MIT Swager实验室的化学家们近期设计出一种廉价可携带式传感器，可以监测出腐烂肉质发出的气体，从而帮助消费者、杂货店或者商超鉴别肉质食品是否可以安全使用。　　在这个传感器中，加入了能够进行化学变化的碳纳米管。当遇到特定气体时，碳纳米管携带的电流能力就会发生变化。如果在智能包装袋中可以加入这样的传感器，就能够提供比保质期更为准确的信息。　　具体来说，研究者在传感器中加入了含金属化合物metalloporphyrins(在其中心加入了钴)，当metalloporphyrins遇到含氮化合物胺时将会非常容易与其结合。而生物胺(比如腐胺或尸胺)就是由腐烂的肉质产生的。当含有钴的porphyrin与任何这类胺结合时，将会增加碳纳米管的电阻，并且可以非常容易地测量到。因此，利用这些porphyrin而设计出的传感器装置，当遇到腐肉释放的胺时，这个装置的电流就会降低，以此作为腐肉监测的标志。　　目前有关腐烂肉质监测的设备仪器大多是比较大型和昂贵的，需要专业人员进行操作。而此次MIT化学家研究出的廉价可携带式传感器，通过实时监测肉类和鱼类产品，能够预防食源性疾病，提高总体的客户满意度，减少商超或者顾客家中的食品浪费。　　这款传感设备需要非常少的电力，而且可以并入到Swager实验室最近研发的无线平台上，利用智能手机读取碳纳米管传感器中输出的数据。研究人员已经对这项技术申请了专利，并希望获得准许以进行商用开发。

作为立国之本、兴国之器、强国之基，制造业高质量发展是我国经济高质量发展的重中之重。截至2022年4月，全国多个省及直辖市已陆续发布“十四五”制造业高质量发展规划(简称《规划》)，推动传统产业转型升级，提前布局未来产业，为2035年基本实现制造业现代化远景目标打下坚实基础。　　科学仪器作为现代科学技术的“眼睛”和高端制造业皇冠上“耀眼的明珠”，在各省的制造业高质量发展规划中被多次提及。未来五年，各省市对于科学仪器产业将如何谋划，仪器信息网为您绘制“十四五”全国科学仪器产业布局图。　　跟随仪器信息网来看各省市对于科学仪器的具体安排：广东省　　巩固提升示波器、监护仪、血细胞分析仪、功率分析仪、基因测序仪、质谱仪等国内国际领先优势。重点突破工业自动化测控仪器与系统、大型精密科学测试分析仪器、 高端信息计测与电测仪器等领域技术研发与产业化应用。 支持新型传感技术、 智能化技术、 计量测量技术、功能安全控制技术等共性核心技术研究与产业化应用, 打造贯穿创新链、 产业链的创新生态系统。 到 2025 年, 精密仪器设备产业规模达到约 3000 亿元, 基本建成产业结构布局合理、 自主创新能力突出、 具有核心国际竞争力的世界级现代化产业集群。　　专栏 20 精密仪器设备重点细分领域发展空间布局　　1、工业自动化测控仪器与系统。以珠三角地区为核心, 重点支持广州、 深圳开展精密仪器设备研发创新、 制造, 广州加快推进面向消费电子产线的模块化嵌入式仪器平台、基于 AI 的产线视觉测试平台、 面向自动化产线的模块化夹具与载板平台等研制工作。深圳加快 OCA (光学胶) 自动全贴合设备研发。 中山加快 “超精密仪器技术与工程产业化及研发中心冶 建设, 研发共焦显微仪器、 超精密多轴基台和平板在线检测装备等。　　2、大型精密科学测试分析仪器。以广州、 深圳为核心, 支持东莞、佛山、 江门、 肇庆、 珠海、 中山、 汕头等市发挥生产制造优势, 建设精密仪器设备生产基地, 支持其他市做好产业配套发展。 支持广州、深圳等市高校、科研院所加强精密仪器设备检测创新原理和方法的基础研究, 解决精密仪器设备的关键技术问题, 逐步实现精密仪器设备产业的短板技术与关键设备国产化突破和进口替代。支持广州加快建设粤港澳大湾区高端科学仪器创新中心, 以质谱仪器开发为主线, 重点攻克激光器、离子源、 真空系统、 数据采集等关键核心技术。在广州、 深圳、 佛山、 东莞、 珠海等市布局建设精密仪器设备科技产业园区, 支持中山西湾国家重大仪器科学园、东莞松山湖科技产业园区、广州生命科学大型仪器区域中心等各类专业园区 (中心) 建设。　　3、高端信息计测与电测仪器。以广州、 深圳为核心, 加快高精度电测仪器、 户外高加速老化试验仪、 高精度多声道超声波流量计、 5G 数据采集综合测试仪、高精密触发测量、高精密扫描测量等仪器研发创新, 支持开展环境应力筛选、可靠性强化、产品寿命等可靠性工程试验、 产品可靠性检验检测等应用。支持佛山加快红外光谱仪等测量仪器研发创新。江苏省　　以高端化、智能化、特色化为方向，大力发展超声成像、离子束放射治疗等高性能诊疗设备、全自动生化分析仪等体外诊断设备。　　以个性化、自动化为方向，重点发展面向糖尿病、心血管、肿瘤等重大疾病诊断的全自动生化检测、质谱分析等即时即地检测(POCT)装备的研制与应用，提升核酸检测、分子诊断用高通量基因测序仪、数字PCR等检测设备和配套试剂发展水平，支持发展移动式、穿戴式体外诊断集成系统，鼓励新型体外诊断技术研发及产业化。　　坚持智能化、成套化、服务化、高附加值方向，重点发展高档数控机床、智能机器人、智能仪器仪表等智能制造装备。加快发展流程工业自动化控制系统与检测仪表、离散工业大尺度和高精度综合测量装置等。　　水污染防治设备，以污水资源化利用为方向，推进全谱在线监测等精密监测仪器、水体深度除氟成套装备的研制。天津市　　支持基因测序产品、生物检测产品以及与仪器配套使用检测品的研发和产业化，攻克原料抗体、酶等关键开发制备技术。　　重点发展医用智能传感器、家用可穿戴式健康监控仪器设备。加快开发针对感染性疾病、常见慢性病、心血管病、癌症等重大疾病快速检测诊断设备、血液检测配套设备、诊断仪器设备等重大产品。湖北省　　加快新型光电子智能产品产业化，发展高性能无线射频识别(RFID)标签制造成套装备、柔性印刷显示制造技术与装备、道路路面动态检测关键技术及装备、光纤光栅探测系统、大型医疗诊断仪器、电子产品制造装备等光机电一体化装备。完善传感器及智能化仪器仪表标准体系，加速关键技术标准的研制。　　发展激光稳频、飞秒光梳、精密光谱、冷原子与物质波干涉等前沿技术与方法，研制微型光梳、多维相干光谱仪等原子分子量子传感器。加快突破量子激光器、原子传感器、量子探测、原子陀螺、原子钟、原子重力仪等关键核心技术。陕西省　　大力发展生物技术和生物药品，积极研发新型临床诊断试剂，开发用于生物芯片检测、病原微生物快速检测的高端精密检测仪器。　　延伸发展棉纺产业，优化调整印染产业，大力发展服装、家用纺织和产业用纺织产业，加快发展高端纺织机械和纺织检测仪器。河北省　　加快唐山、石家庄、廊坊、邯郸等市轨道交通装备、机器人、通用航空、智能装备、仪器仪表、农业机械等高端装备制造园区建设。　　布局发展脱硫脱硝、工业有机气体净化、汽车尾气净化技术装备、环境监测仪器设备和地源热泵等。　　重点发展医用机器人、新型影像设备、核磁共振、心脑电图监测仪、体外诊断仪、植介入医疗器械等高性能医学诊疗设备。　　重点发展移动式医疗垃圾快速处理装备、禽类病原体无害化快速处理装备、有害有毒液体快速处理技术装备、土壤/大气/水污染快速处理装备，应急高空作业、大型爆破拆除、地下管网安全运行监控等装备，便携式气体分析仪、便携式泄漏气体检测仪、水质毒性检测仪等应急监测设备。上海市　　加强装备材料创新发展，突破光刻设备、刻蚀设备、薄膜设备、离子注入设备、湿法设备、检测设备等集成电路前道核心工艺设备；提升12英寸硅片、高端掩膜板、光刻胶、湿化学品、电子特气等基础材料产能和技术水平，强化本地配套能力。　　开展重大科技攻关，推进关键原材料、高端原辅料、重要制药设备及耗材、精密科研仪器等装备和材料的研发创新。　　促进整机和核心零部件协同发展，支持企业开展关键技术联合攻关和协作配套，提升核心部件、基础部件、加工辅具、仪器仪表及控制系统等配套水平，提高自主设计、制造和系统集成能力。河南省　　巩固气体、红外等传感器优势，重点发展基于MEMS(微机电系统)工艺的智能传感器，加快MEMS研发中试平台建设，建设郑州中国智能传感谷以及开封、洛阳、新乡、鹤壁、三门峡、南阳等各具特色的智能传感器产业园区，打造“研发设计—材料设备—芯片制造—封装测试—系统/应用”产业链。重庆市　　先进传感器及智能仪器仪表：智能化CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器、惯性传感器、重力感应传感器、指纹识别传感器、二维/三维视觉传感器、力矩传感器、碰撞传感器等先进传感器产品，DCS(分布式控制系统)、FCS(现场总线控制系统)、PLC(可编程逻辑控制器)等工控系统及软件，镍基合金、铂丝、铑丝、波导丝等敏感材料。　　重点发展体外诊断行业，围绕化学发光免疫诊断、CTC(循环肿瘤细胞)肿瘤早筛、qPCR(实时荧光定量聚合酶链式反应)技术、微流控芯片等技术，推动高通量测序仪、POCT(即时检验)设备、质谱分析仪等体外诊断产品及系统开发。安徽省　　先进轨道交通装备：传动齿轮箱，减振装置，钢轨超声波探伤仪等。　　节能环保：机动车尾气激光遥感监测仪器，余热余压利用设备，高效节能锅炉，垃圾焚烧发电设备，煤制气装备，“三废”处理装备，环境监测仪器，污染土壤修复装备，离心分离机械，资源循环回收利用装备，机动车尾气处理系统等。北京市　　聚焦高值耗材、高端医疗影像设备、体外诊断、生命科学检测仪等领域培育一批国产标杆产品。推动即时检验系统等体外诊断产品及试剂升级换代，加强体外诊断设备、检测试剂和数据分析系统的整合创新 支持发展高通量基因测序仪、新型分子诊断仪器等生命科学检测仪。　　提高新能源、科学仪器、应急救援、文物保护等细分领域智能专用设备供给能力。重点布局怀柔高端科学仪器和传感器产业基地，建设国家级高端科学仪器和传感器产业基地，聚焦光电、质谱、真空、低温等领域研发一批关键技术和高端产品，开展国产仪器验证与综合评价，研制文物无损便携专用检测分析设备等创新产品。　　研发服务围绕前沿新材料、智能制造等领域，支持建设一批协同创新平台，鼓励开展高端仪器设备、共性关键技术研发攻关。　　发挥怀柔科学城科学设施平台创新成果溢出优势，面向大科学装置仪器设备多、安装调试周期长、维修保养要求高的应用场景需求，聚焦高端科学仪器和传感器细分领域，全力打造“怀柔仪器”品牌，培育一批站在全球产业链顶端的“硬科技”企业和“明星产品”，吸引产业链上下游资源集聚，打造集投资、研发、设计、制造、展示和交易于一体的高端科学仪器和传感器产业高地。浙江省　　开发新型体外诊断技术，新型符合临床需求的单指标和多指标相互补充的一体化检测设备 开发基于化学发光、免疫荧光和电化学的POCT核酸、蛋白、DNA甲基化、慢病多指标等新型检测设备。　　开展传染病快速检测成套装备、大规模疫病应急产品及解决方案研究。重点发展红外体温检测设备及其他智能监测检验系统、隔离和救护用负压系统、智能化居家隔离监护系统、快速核酸检测仪等。　　发展扫描电子显微镜、高性能专用气相色谱仪、高性能液相色谱仪、高性能质谱仪等。环境监测仪器仪表领域，发展污染源水质聚类分析、水质毒性监测，石化、化工园区大气污染多参数连续监测与预警，生物监测及多目标物同步监测，以及应急环境监测等技术装备 加强污染物现场快速监测、多参数多污染物连续在线监测，车载、机载和星载等区域化、网格化环境监测技术装备开发应用。　　发展在线成分分析仪、在线无损检测装置、在线高精度三维数字超声波探伤仪、极端工况检测设备、在线高精度接触/非接触式几何精度检测设备。　　关键环节补短板：高端医疗装备领域，重点支持突破口内三维扫描仪、在线全自动多通道凝胶净化超高效液相分析系统、血液透析膜、全自动流式荧光化学发光一体化分析系统及核心配套部件。优势领域锻长板：检测与监测设备领域，提升发展电感耦合等离子体质谱仪、高性能双通道走航质谱分析仪、圆锥滚子全自动视觉检测设备等。江西省　　推进数字化诊疗设备、组织修复与可再生材料、分子诊断仪器及试剂、人工器官与生命支持设备、健康监测装备等高端医疗器械研发和产业化。广西壮族自治区　　仪器仪表重点建设桂林、柳州仪器仪表产业基地，发展智能电表、工业自动化测控仪器、精密科学测试分析仪器、高端信息计测仪器。　　仪器仪表：芯片、传感器、显示屏等关键零部件。吉林省　　聚焦国家重大装备需求，打造精密仪器与装备产业基地。开展光学功能材料、高性能半导体激光器等关键基础材料与核心器件研究，推动28纳米及以下光刻物镜系统、万G超高通量基因测序仪等生命科学仪器研发及应用。围绕汽车、装备、食品、制药等重点领域需求，着力发展智能成套装备及自动化生产线。推进机器人、3D打印等智能装备研发及产业化。　　鼓励体液分析和分子诊断等新型体外诊断仪器及配套试剂的开发与产业化。支持基因测序仪、全自动生化分析仪、癌症诊断试剂盒等产品的技术升级与产能扩大。　　构建以企业为主体的技术创新体系。实施制造业创新中心培育计划，加快培育精密仪器与设备、汽车先进材料等重点领域制造业创新中心。湖南省　　加快医疗器械关键技术、核心部件的开发和引进，围绕影像设备、高端治疗设备和体外诊断仪器和试剂快速突破。加快基因技术、高灵敏定量分析技术、快速诊断与即时诊断等新技术开发与应用，加快配套试剂和仪器研发，重点发展具备特色优势的分子诊断、生化诊断、免疫诊断等高端体外诊断产品，满足医疗临床监测及家用健康检测需求。贵州省　　培育引进嵌入式智能仪器仪表、高精度传感器等智能测控装置，推动精密传动装置、新型传感器、智能测量仪表等主要功能部件研发。山东省　　推进诚信管理体系和质量安全追溯体系建设，鼓励食品企业引进转化智能装备、绿色包装、立体仓储、线上检测仪器等先进装备和质检技术。　　聚焦生命科学、生物技术相关材料和仪器设备，研发高端药物缓释和靶向材料、医疗器械代偿材料、基因测序与芯片技术、细胞治疗和基因治疗技术的关键材料，加快干细胞应用、基因治疗、CAR-T细胞治疗、抗体药物治疗等技术转化所需的研究设备、仪器等的研发生产。福建省　　推进分子诊断技术国家地方联合工程实验室、健康智能诊断技术工程研究中心、中医四诊智能诊疗设备工程研究中心等一批创新平台建设，加速发展体外诊断仪器、试剂、健康监测装备等新产品。　　围绕可靠性试验验证、计量检测、标准制修订、认证认可、产业信息知识产权等技术基础支撑能力，依托现有第三方服务机构，创建一批产业技术基础公共服务平台，结合产业发展需要，持续改造升级实验验证环境、仪器设备，形成与重点产业和技术发展相适应的支撑能力。　　加强计量体系和能力建设，建设福建省新兴产业计量测试中心，围绕重点产业质量提升需求，加快实现关键测试技术、仪器创新、量传溯源能力等计量共性技术应用和核心技术突破。

“我们看到这几年来新技术、新概念层出不穷，感受到无论是产业的发展还是社会的进步的速度都比以前快很多，所以变革的大潮确实是汹涌澎湃！虽然现在有很多概念、很多技术，如云计算、物联网、大数据、人工智能、虚拟现实、增强现实等，但是我们要能透过现象看本质，知晓推动变革的最基础的东西是什么、发生变革的核心部分是什么。所有的这些变革的起点是感知，进而产生核心的一条数据链。”这是工信部原副部长杨学山先生受邀参加2017全球传感器与物联网产业峰会时发表主题演讲的一个开头。确实，传感器是万物互联的基础，智能时代的需要，也造就了传感器产业的大发展。最为直观的是手机，iPhone4只配备4颗传感器，而到了iPhone8已增加至12颗。对这个高速发展的行业，中国信通院与中国高端芯片联盟还在峰会上联合发布了智能传感器产业地图。就智能传感器产业链、重点产品、国内产业地域分布特征等进行了梳理，较为全面、清晰、完整地构建了智能传感器技术产业全景图。下面小编对该地图（图片）进行二次整理，以文字配合图片的形式，轻松的阅读体验，方便大家更加深入了解智能传感器产业。1产业链条智能传感器是具有信息处理功能的传感器，其最大的价值就是将传感器的信号检测功能与微处理器的信号处理功能有机地融合在一起。国内智能传感器市场中，本土企业竞争力较弱，跨国公司占据了87%的市场份额。不过，中国智能传感器产业生态也趋于完备，设计制造，封测等重点环节均有骨干企业布局。智能传感器产业链研究与开发本土智能传感器技术研发明初步展开，国内例如北大、东南大学、214所等高校，科研院所已开展深入技术研发。同时，以上海微系统与信息技术研究所，苏州微纳中心等为代表的科研机构已建立起智能传感器中试服务平台，助推国内产业创新发展。国外：AT&TBellLaboratories、IBM、IMEC微电子研究中心、微电子研究所、弗吉尼亚大学、马里兰大学、密歇根大学、加州大学伯克利分校、MIT、新加坡国立大学、南洋理工大学国内：上海微系统与信息技术研究所、中国电子科技集团公司、工业技术研究院（台）、北京大学、东南大学、中国兵器工业集团214研究所、天津大学、中科院微电子所、中科院电子所、清华大学、华中科技大学、哈尔滨工业大学设计国外：应美盛、楼氏电子、Maradin、MicroVision、Qualtre、Maxim、CirrusLogic、村田制作所、ST、索尼、博世、博通、高通、欧姆龙、旭化成微电子、ADI、NXP、英飞凌、爱普科斯、霍尼韦尔。国内：美新半导体、深迪半导体、歌尔声学、明皜传感、瑞声科技、芯奥微、敏芯微电子、康森斯克、多维科技、豪威科技、格科微电子、思比科、汇顶科技、美泰科技、士兰微、高德红外制造国外：格罗方德、TeledyneDALSA、爱普生、Semefab、Silex、索尼、FraunhoferISIT、Tronics、博世、ST、旭化成微电子、ADI、NXP、英飞凌、爱普科斯、霍尼韦尔。国内：台积电（台）、中芯国际、联华电子（台）、华润上华、上海先进半导体、华虹集团、美纳科技、士兰微、罕王微电子、中航微电子、国高微系统、离德红外封装国外：Amkor、卡西欧、HanaMicroelectronics、星电高科技、Unisen、UTAC、Boschman、楼氏电子、UBOTIC国内：日月光（台）、瑞声科技、长电科技、萎生公司（台）、同欣电子（台）、矽品科技、华天科技、晶方科技、南通富士通、力成科技（台）、南茂科技（台）、欣邦科技（台）、歌尔声学、固锝电子、红光股份2015年全球封装测试厂商市场份额测试国外：Acutronic、ADI、爱普科斯、NXP、应美盛、MaXim、村田制作所、ST、索尼、楼氏电子、博世、欧姆龙国内：京元电子（台）、上海华岭、歌尔声学、美新半导体、瑞声科技、深迪半导体、美泰科技、芯奥微、共达电声、矽睿科技传感器配套软件、芯片方面，本土均有布局，但相比博世、英美盛等自带软件算法的IDM传感器企业。以及高通、Marvell等传统嵌入式芯片企业，还有较大差距。软件国外：旭化成微电子、应美盛、博世、NXP、Kionix、HillcrestLabs、楼氏电子、PNISensor、ST国内：诺亦腾、鼎亿数码科技、飞智、速位科技、爱盛科技、敏芯微电子、明皜传感、深迪半导体、矽睿科技芯片国外：高通、博通、英伟达、英特尔、Marvell、苹果、三星国内：展讯、联发科技（台）、联芯科技、锐迪科微电子、海思、紫光国芯、珠海炬力、小米系统/应用在产业链下游，中国市场，特别是消费电子市场，极其广阔。同时，包括华为、中兴、小米等企业创新能力较强，具有很强的系统整合与创新能力。国外：苹果、三星、谷歌、LG、诺基亚、索尼、Facebook、戴尔、微软、GoPro、飞利浦。国内：华为、中兴、OPPO、vivo、、小米、HTC（台）、联想、酷派、360、一加、TCL、金立、乐视2应用及产品2016年全球智能传感器市场规模达至258亿美元，预计2019年将达到378.5亿美元，年复合增长率超10％。从应用场景来看，消费电子是智能传感器应用最广泛的领域，2016年市场占比接近70％。从产品类型来看，CMOS图像传感器仍是价值最高的产品，市场占比达到了45％，其次是指纹传感器、压力传感器、加速度计等。消费电子高增长，国际巨头领先，本土企业快速跟进全球消费电子市场主要由国际巨头企业把控，其中包括：惯性传感器龙头：博世、意法半导体、恩智浦等；音频传感器巨头：楼氏电子等；CMOS图像传感器巨头：索尼等。本土企业近年发展较快，但由于起步晚、技术积累弱等因素整体仍存在企业规模较小、产品线单一解决方案供给能力弱等问题。国外：博世、ST、罗姆、NXP、ADI、英飞凌、mCube、楼氏电子、索尼国内：美新半导体、明皜传感、歌尔声学、瑞声科技、敏芯微电子、矽睿科技、水木智芯、矽创电子、士兰微、深迪半导体、豪威科技、格科微电子、汇顶科技、思比科、敦泰、迈瑞微汽车电子稳步增长，产品市场相对集中全球汽车传感器90%以上的市场份额被博世、德尔福、森萨塔、霍尼韦尔等国际零部件巨头瓜分。中国的汽车传感器产品与国外同类产品相比，技术水平相差较大，高端汽车传感器严重依赖进口。国内美泰科技、美芯半导体、昆山双桥等企业均在积极布局汽车电子领域，并取得一进展。但国内汽车传感器整体技术水平还相对较弱，普遍存在准确度低、分解能力差、信号精度不高、抗干扰性弱等问题。国外：博世、霍尼韦尔、英飞凌、盛思锐、ST、NXP、ADI、TE国内：美泰科技、美新半导体、比亚迪微电子、康森斯克、思比科、高德红外、纳微电子、水木智芯、矽创电子、芯敏微系统、深迪半导体、明皜传感工业电子规模较小，国内具备一定基础2016年，传感器在工业领域的应用规模达350亿美元，其中智能传感器规模仅为15亿美元，整体占比较低。不过，工业物联网将促进工业传感器市场规模的迅速增长。对于压力、温度等基础工业传感器我国具备一定基础，在石油化工等流程工业可基本实现国产化。但在高端工业传感领域，90%产品依赖进口。国外：霍尼韦尔、欧姆龙、英飞凌、盛思锐、ST、NXP、ADI、TE、SICK国内：美泰科技、四方光电、炜盛科技、昆山双桥、高德红外、必创科技、戴维莱传感、多维科技、汉威电子、矽创电子、明皜传感医疗电子高增长，市场被国际巨头垄断2015年，医疗传感器市场规模为98亿美元，预计到2024年将增长近一倍，达到185亿美元。医疗电子属于高价值传感器领域，该领域使用的高价值设备包含了很昂贵的特殊传感器。中国医疗电子传感器布局基本空白，仍高度依赖进口。国外：霍尼韦尔、罗姆、思比科、盛思锐、ST、NXP、ADI、TE国内：高德红外、明皜传感、三诺生物上述内容介绍了规模最大的消费、汽车电子以及高附加值的医疗电子和发展工业物联网需要的工业电子，4个应用领域。下面则介绍6个主要产品。运动传感器国外：博世、霍尼韦尔、村田制作所、盛思锐、应美盛、爱普生、索尼、旭化成微电子、松下、ST、NXP、ADI、TE、Coilbrys、SignalQuest、SiliconDesigns、mCube、Maxim、Allegro、TDK、Amotech国内：美泰科技、美新半导体、明皜传感、矽睿科技、敏芯微、高德红外、深迪半导体、矽创电子、水木智芯、多维科技压力传感器国外：博世、英飞凌、ST、NXP、ADI、TE、Melexis国内：美泰科技、纳微电子、康森斯克、芯敏微系统、敏芯微电子CMOS图像传感器国外：三星、英飞凌、索尼、安森美、佳能、东芝、ST、LG、AMS国内：豪威科技、格科微电子、思比科、瑞芯微电子、长光辰芯指纹传感器国外：AuthenTec、FPC、IDEX、Synopsys国内：汇顶科技、神盾、迈瑞微、思立微、敦泰、芯启航、费恩格尔、信炜科技、贝特莱、集创北方环境传感器国外：博世、城市技术、盛思锐、欧姆龙、SI、TI、AMS、Nenvitech、MEMSVision、IDT、TDK国内：烤盛科技、戴维莱传感、汉威电子、能斯达、四方光电麦克风国外：楼氏电子、欧姆龙、星电高科技、Akustica、ADI、ST、Sonion国内：歌尔声学、瑞声科技、芯奥微、共达电声、敏芯微电子详见往期文章：幸福来得太突然！MEMS麦克风厂商笑醒3产业空间格局从产业空间布局上，中国智能传感器形成了长三角、环渤海、珠三角、中西部四大聚集区域。长三角传感器产品、软件开发及系统集成企业的主要聚集地和应用推广地。上海序号公司1深迪半导体（上海）有限公司2上海矽睿科技有限公司3上海敏芯微系统技术有限公司4上海文襄汽车传感器有限公司5中芯国际集成电路制造有限公司6上海华虹宏力半导体制造有限公司7上海先进半导体制造股份有限公司8上海飞恩微电子有限公司9慧石（上海）测控科技有限公司10上海微联传感科技有限公司11上海天英微系统科技有限公司12上海铭动电子科技有限公司13上海巨哥电子科技有限公司14格科微电子（上海）有限公司15上海芯摄达科技有限公司16上海思立微电子科技有限公司17上海图正信息科技股份有限公司18大唐微电子技术有限公司19豪威科技（上海）有限公司20中芯国际集成电路制造有限公司江苏序号公司1美新半导体（无锡）有限公司2苏州明皜传感科技有限公司3苏州敏芯微电子技术有限公司4昆山双桥传感器测控技术有限公司5江苏多维科技有限公司6无锡微奥科技有限公司7无锡市杰锝感知科技有限公司8华润上华科技有限公司9苏州纳米科技发展有限公司10江苏英特神斯科技有限公司11无锡华景传感科技有限公司12无锡元创华芯微机电有限公司13苏州文智芯微系统技术有限公司14无锡纳微电子有限公司15无锡康森斯克电子科技有限公司16南京沃天科技有限公司17苏州美仑凯力电子有限公司18无锡芯感智半导体有限公司19南京中霍传感科技有限公司20南京艾驰电子科技有限公司21无锡乐尔科技有限公司22江苏森尼克电子科技有限公司23无锡沃浦光电传感科技有限公司24无锡微奇科技有限公司25昆山光微电子有限公司26苏州宏见智能传感科技有限公司27昆山锐芯微电子有限公司28淮安德科码半导体有限公司29苏州迈瑞微电子有限公司30苏州能斯达电子科技有限公司31无锡芯奥微传感技术有限公司32矽品科技（苏州）有限公司33江苏长电科技股份有限公司34华润上华半导体有限公司35苏州晶方半导体科技股份有限公司36南通富士通微电子股份有限公司37无锡红光微电子股份有限公司浙江序号公司1杭州士兰微电子股份有限公司2浙江大立科技有限公司3微动科技（杭州）有限公司有限公司4宁波麦思电子科技有限公司5新磁（上海）电子有限公司6上海麦恩微电子股份有限公司7宁波希磁电子科技有限公司8温州致同传感科技有限公司9杭州晟元芯片技术有限公司安徽：安徽北方芯动联科微系统技术有限公司环渤海以研发设计为主导，高校、重点实验室。地区序号公司北京1水木智芯科技〈北京）有限公司2北京时代民芯科技有限公司3北京航天时代光电科技有限公司4北京青鸟元心微系统科技有限责任公司5北方广微科技有限公司6博奥生物有限公司7北京沃尔康科技有限责任公司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2023年9月23-24日，由中国仪器仪表学会分析仪器分会化学传感器专业学组（专业委员会）主办的第十六届全国化学传感器学术会议（SCCS2023）于山东省济南市举办，两天时间里，湖州师范学院教授王桦（冯路平代讲）、华中科技大学副研究员闫凯、江苏大学副教授殷秀莲、南京大学教授毛亮、中国科学院长春应用化学研究所副研究员余登斌、中国科学院烟台海岸带研究所研究员张志阳在分会场带来了关于化学传感器在环境领域中应用的精彩报告湖州师范学院教授 王桦（冯路平代讲）报告题目：《纳米医学与环境智能传感监测技术及其产业化应用》冯路平介绍道，医学与环境标志物传感的基体材料包括：微纳通道结构的介孔导电材料可用于吸储液体中的标志物，可折叠柔性聚合物用于包埋标志物敏感的导电探针并印制功能电极，改性石墨烯Jet ink打印导线用于连接探头以及微型电化学处理器及信号输出装置，最后通过电聚合、分子自组装、功能涂覆、溶胶-凝胶法等技术将功能材料修饰于微电极上制成高通量芯片探头。通过该技术可研发出智能标志物传感探针，用于对人体健康及水中环境污染物实现在线监测华中科技大学副研究员 闫凯报告题目：《新型光电化学传感体系的构建及其分析应用》闫凯基于环境分析和生物分析的技术发展要求，以光电极性能优化、传感装置小型化、多目标物检测的光电化学传感搭建为目标，在基于近红外光电活性增强的半导体材料构建高性能光电化学传感体系、构建非铂阴极单室PFC用于自供能光电化学检测、基于图案化刻蚀导电基底构建比率型多目标物传感平台研究三个方面进行讨论，实现用电催化、光催化和酶催化来降解污染物。江苏大学副教授 殷秀莲报告题目：《基于图像模式识别的三维荧光光谱库技术及其在水体污染物检测中的应用》殷秀莲教授对自己的研究介绍道，利用三维荧光技术进行多维数据获取，取得每种污染物28个浓度样本，共28×4张EEM图谱图像，其中5×4张作为测试样本，定性识别准确率为100%。该方法为荧光光谱数据库建立和EEM数据分析开辟了一条新的途径，所提出的特征获取、特征提取及谱检索技术，对其他的光谱数据库建立有借鉴意义。此外，为AI大模型在荧光光谱分析中的应用提供数据准备基础，在水环境监测等领域提供帮助。南京大学教授 毛亮报告题目：《海水中氚的食物链传递风险》毛亮教授从核设施和核污染等热点问题出发，结合氚在食物链中的传递规律和内在机制，研究了氚在海洋中的生物效应。他介绍道，采用放射性同位素标记示踪技术进行研究，发现杜氏蓝藻会通过光合作用使氚水快速转化为有机氚，并经过食物链暴露使丰年虾体内有机氚含量上升，最后通过食物链逐级传递。毛亮教授的研究对当下核废水污染问题极具意义，他总结道，核污染中的氚危害不能仅看海水中浓度，更要关注其化学效应。中国科学院长春应用化学研究所副研究员 余登斌报告题目：《水体综合毒性比色检测新方法开发》基于水体检测任务的需要和国家环境政策导向，发展各种水体毒性检测新方法对检测多场景水体必不可少。余登斌介绍道，根据电化学检测原理，分别研发出了利用基因工程改造的绿脓杆菌分泌的大量绿脓菌素构建了免外加媒介体的水体毒性比色检测方法；利用电致变色普鲁士蓝阴极和生物阳极构建了水体毒性可视化检测传感器；基于E. coli-BQ快速颜色反应实现了水体毒性比色/电化学双信号检测和智能手机辅助RGB模型检测；基于容解性不大的铁盐稳定释放下Fe3+生物合成普鲁士蓝指示剂成功构建了水体毒性比色/电化学检测及酶标仪辅助的高效检测方法。同时，他还提到，新技术相较于传统方法具有操作简便、检测全面、快速灵敏等特点，并支持在线监测。中国科学院烟台海岸带研究所研究员 张志阳报告题目：《面向海岸带环境分析监测的光学纳米传感方法研究》海岸带环境分析监测是了解海洋生态系统健康的重要手段，但海岸带污染物情况复杂，环境分析难度大，基于此，张志阳团队发展光学纳米分析原理与技术，为海岸带生态安全与健康提供支撑。他以样品检测案例介绍道，针对污染物，利用纳米材料的光学特性，开发高灵敏纳米比色传感器/阵列和表面增强拉曼传感器，可实现对目标物的检测、鉴定及讲解分析。最后，张志阳提出展望，未来将强化交叉学科，进一步探究传感原理在环境检测上的应用。随着环境保护意识的不断提高和环境监测技术的不断发展，电化学传感器在环境监测领域的应用前景越来越广阔。未来，电化学传感器将朝着更灵敏、更稳定、更耐用的方向发展，实现环境数据的实时采集和远程监控，同时将探索更多的应用领域，为保护人类的生存环境做出更大的贡献。

加拿大研究人员在美国化学会《ACS纳米》上发表论文称，他们开发出一种生物传感器，可帮助医生从微小的血液样本中精确诊断出脑癌。图片来源：ACS纳米根据美国国家癌症研究所的数据，脑肿瘤的死亡率很高，5年生存率仅为36%。更准确的诊断或会改善这种情况，但组织活检具有侵入性，且可能会错过有关肿瘤组成的重要信息；而基于成像的方法又无法提供足够的灵敏度和分辨率。为了有效治疗脑癌，医生不仅需要确认恶性肿瘤的存在，还需要确定它是起源于此（原发性肿瘤）还是从其他器官转移到大脑（继发性肿瘤）。医生还需要知道肿瘤位于器官的哪个位置。由于现在没有诊断技术可在无手术或痛苦的脊椎穿刺的情况下完成这一任务，研究人员希望开发一种使用少量血清的无创测试方法。研究人员使用高强度激光束在镍芯片上产生3D镍—镍氧化物纳米层。通过这个过程形成的超敏生物传感器能检测出微量的肿瘤衍生物质，如核酸、蛋白质和脂质，这些物质通过血脑屏障进入循环。传感器使用表面增强拉曼光谱法检测这些组分，该方法为每个样品生成分子谱或指纹。然后，研究人员使用深度神经网络分析这些特征，以找到脑肿瘤的证据并确定其类型，并预测其在大脑中的位置。使用液体活检平台，研究人员可从5微升血清中检测出脑癌，还可将其与乳腺癌、肺癌和结肠直肠癌区分开来，具有100%的特异性和敏感性。他们在区分原发性脑肿瘤和从肺或乳腺转移到大脑的继发性肿瘤方面取得了类似的成功。新技术使研究人员能以96%的准确率确定肿瘤位于9个脑区室中的哪一个。研究人员说，该测试的非侵入性允许随着时间的推移监测癌症的发展，以便医生作出更好的治疗决策。

德国科学家研制出一种新型有机薄膜传感器，它能以全新的方式识别光的波长，分辨率低于1纳米。研究人员称，作为一款集成组件，这种新型薄膜传感器未来可替代外部光谱仪，用于表征光源。这一技术已经申请专利，相关论文刊发于最新一期《先进材料》杂志。　　光谱学被认为是研究领域和工业领域最重要的分析方法之一。光谱仪可以确定光源的颜色（波长），并在医学、工程、食品工业等各种应用领域用作传感器。目前的商用光谱仪通常“体型”较大且非常昂贵。　　现在，德累斯顿工业大学应用物理研究所（IAP）和德累斯顿应用物理与光子材料综合中心（IAPP）的研究人员与该校物理化学研究所合作，开发出了一种新型薄膜传感器，能以一种全新的方法识别光的波长，而且，由于其尺寸小、成本低，与商用光谱仪相比具有明显优势，未来或可成功替代后者。　　新型传感器的工作原理如下：未知波长的光激发薄膜内的发光材料。该薄膜由长时间发光（磷光）和短时间发光（荧光）的器件组成，它们能以不同方式吸收未知波长的光，研究人员根据余辉的强度推断未知输入光的波长。　　该研究负责人、IAP博士生安东基奇解释说：“我们利用了发光材料中激发态的基本物理特性，在这样的系统内，不同波长的光激发出一定比例的长寿命三重和短寿命单重自旋态，使用光电探测器识别自旋比例，就可以识别出光的波长。”　　利用这一策略，研究人员实现了亚纳米光谱分辨率，并成功跟踪了光源的微小波长变化。除了表征光源，新型传感器还可用于防伪。基奇说：“小型且廉价的传感器可用于快速可靠地确定钞票或文件的真实性，而无需任何昂贵的实验室技术。”　　IAP有机传感器和太阳能电池小组负责人约翰内斯本顿博士说：“一个简单的光活性膜与光电探测器结合，形成一个高分辨率设备，令人印象深刻。”