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傳感技術(shù)與計算機、通信技術(shù)同稱為信息技術(shù)三大支柱，被稱為“電子五官”，是萬物互聯(lián)的基礎(chǔ)，關(guān)乎和影響著大數(shù)據(jù)、5G、人工智能、虛擬現(xiàn)實等技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)發(fā)展。在此次新冠肺炎疫情下，傳感器在疫情管控中的作用至關(guān)重要。

人類永遠不會擺脫疾病，但通過科技創(chuàng)新與技術(shù)進步完全可以實現(xiàn)有效的預(yù)防和治療。近期，突如其來的新冠肺炎疫情席卷而來，牽動著全國人民的心。一場為阻斷疫情肆意擴散，防止進一步漫延的戰(zhàn)役全面打響。在這次全民緊急行動戰(zhàn)役中，除了疫情防護用品和設(shè)施外，以5G、人工智能、虛擬現(xiàn)實等為代表的一大批前沿性新技術(shù)開始應(yīng)用。

新技術(shù)催生下的智能化呼吸機、監(jiān)護儀、制氧機、負壓救護車等醫(yī)療產(chǎn)品都展現(xiàn)在疫情防控第一線，在危重病人搶救以及抑制病毒擴散中發(fā)揮了重大作用。由此可見，高科技產(chǎn)品在助力疫情防控中的功效，以及應(yīng)對各種緊急突發(fā)事件中的角色都不容忽視。

作為疫情各種數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)技術(shù)與核心部件，傳感器的關(guān)鍵作用更是無可比擬。其中聲敏、力敏、磁敏、氣敏、光敏、溫濕度、RFID射頻、介質(zhì)生物（試紙、酶電極）等八大敏感元器件及傳感器無一例外地應(yīng)用于各種防控措施和場景之中，有其不可替代性。傳感器在本次疫情管控中發(fā)揮著極為重要作用。

疫情中的紅外傳感器技術(shù)

從目前各種癥狀來看，雖然“發(fā)熱”不是判斷感染肺炎的唯一指標(biāo)，但在沒有完全精準(zhǔn)有效的方法前，體溫檢測就成為判斷是否感染的關(guān)鍵指標(biāo)。面對公共場所龐大的流動人口，要在移動狀態(tài)下快速、準(zhǔn)確、及時檢測并篩查出非正常體溫至關(guān)重要。這對于非接觸式的紅外測溫儀來說，已不是困難的問題，不論是立式紅外測溫儀，還是手持耳溫槍、額溫槍等紅外檢測設(shè)備，都能準(zhǔn)確達到精度要求。在此類設(shè)備中，主要發(fā)揮功效的就是能達到醫(yī)用計量標(biāo)準(zhǔn)和參數(shù)指標(biāo)要求的高精度、高可靠和高穩(wěn)定性、一致性的紅外溫度傳感器。

紅外測溫儀是由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測器、信號放大器及信號處理、顯示輸出等部分組成。人體的紅外輻射的熱像信號，經(jīng)過光學(xué)接收器傳輸給調(diào)制器，在消除大面積的背景干擾信號后，將紅外輻射的熱像信號轉(zhuǎn)變成電信號，再經(jīng)過放大器和信號處理，并按照儀器內(nèi)設(shè)的算法和目標(biāo)發(fā)射率校正后，最終轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y目標(biāo)的溫度值。簡單來說，紅外傳感器在接收到物體發(fā)出的能量后，通過其光學(xué)系統(tǒng)將紅外能量轉(zhuǎn)換成電信號，通過模型算法及參數(shù)校準(zhǔn)，將其轉(zhuǎn)換為醫(yī)用級的高精度溫度值。相對于其他類型的測溫方式，紅外測溫方式的優(yōu)勢在于快速、直觀、非接觸檢測。

目前，呼吸機是眼下患者最需要的醫(yī)療設(shè)備，改善呼吸是重要治療手段。由于病毒感染后，呼吸困難是危重病人的典型癥狀，而呼吸機能使肺泡在呼氣末保持一定壓力，增加功能殘氣量，防止肺泡萎陷，從而改變通氣和換氣功能，實現(xiàn)對病人進行輔助呼吸治療的目的。持續(xù)正壓通氣（CPAP）的呼吸機裝置，可強迫空氣進入肺部，在整個呼吸周期內(nèi)人為施加一定程度的氣道內(nèi)正壓。如果病人出現(xiàn)呼吸暫停，CPAP呼吸機可根據(jù)預(yù)設(shè)的頻率進行必要的機械通氣。這就需要呼吸機中設(shè)計安裝多個傳感器，用于實時、持續(xù)、穩(wěn)定、精確地監(jiān)測和控制氣流、壓力和溫濕度等參數(shù)指標(biāo)，以保持患者獲得持續(xù)、舒適的呼吸功能。因此，呼吸設(shè)備都會安裝有氣體質(zhì)量流量、壓力、濕度、溫度和磁等傳感器。而這些種類的傳感器同樣在其他臨床應(yīng)用中發(fā)揮著獨特的作用。

傳感器技術(shù)在疫情中的應(yīng)用

重癥患者其動脈血液中的氧含量高低是醫(yī)生用于檢測和評價生命體特征的重要指標(biāo)。

目前，最常用的醫(yī)用氧傳感器是電化學(xué)式，俗稱氧電池。氧氣進入傳感器后，內(nèi)部所含的鉛（Pb）逐漸被氧化成PbO2，其壽命只能1年左右。作為創(chuàng)新型替代產(chǎn)品，一種順磁原理的氧氣傳感器逐步開始使用。其工藝較復(fù)雜，價格較高，但壽命長，是非消耗品，可長期使用不用更換。此外，若通過夾帶式可穿戴設(shè)備進行血氧飽和度監(jiān)測，可避免采血抽樣,實驗室手工分析等繁雜過程，是實現(xiàn)動態(tài)變化的實時信息獲取與監(jiān)測的有效方法，即可以保障病情判斷的準(zhǔn)確性、及時性以及血氧動態(tài)變化的連續(xù)性。伴隨氧傳感器同時使用的還有醫(yī)用二氧化碳傳感器，疫情防控中的應(yīng)用場合更為普遍。包括呼吸機、救護氧艙、麻醉劑、嬰兒培養(yǎng)箱、ICU病房以及住院隔離區(qū)環(huán)境監(jiān)測等等。

除此之外，疑似患者甄別試紙、試劑數(shù)據(jù)、醫(yī)療可穿戴產(chǎn)品、大小型制氧機、醫(yī)用機器人、護理機器人等等。以及各種實驗、化驗檢測；醫(yī)療器械與監(jiān)控設(shè)備，智能化醫(yī)院環(huán)境與裝備設(shè)施，甚至是生產(chǎn)醫(yī)療相關(guān)產(chǎn)品的自動化、智能化、數(shù)據(jù)信息化過程無疑大量使用了各種不同結(jié)構(gòu)類型的傳感器，傳感器在醫(yī)療中的應(yīng)用更是數(shù)不勝數(shù)，舉不勝舉。

總之，作為數(shù)據(jù)采集的唯一功能器件和信息化基礎(chǔ)產(chǎn)品，傳感器可量化精準(zhǔn)地獲取人體血糖、血脂、血氧、血壓、心動、腦電、皮電、體溫等所有反映健康體征的生理參數(shù)指標(biāo)。

在本次疫情中，傳感設(shè)備在醫(yī)療行業(yè)應(yīng)用可謂是無處不在。人們期待著通過疫情防控呈現(xiàn)出的不同場景和突出問題，給相關(guān)企業(yè)提供相關(guān)技術(shù)信息和創(chuàng)新思路，使得業(yè)內(nèi)企業(yè)以此為契機，通過跨界的融合與協(xié)同，不斷創(chuàng)新出更多的生物醫(yī)學(xué)傳感器，以滿足國家對應(yīng)急突發(fā)事件預(yù)警檢測和防控監(jiān)測的及時性需求。

傳感器產(chǎn)業(yè)化迫在眉睫

在當(dāng)前的疫情防控中雖然暴露了諸多科技創(chuàng)新應(yīng)用問題，但是也為以感知技術(shù)為代表的產(chǎn)業(yè)化和技術(shù)創(chuàng)新創(chuàng)造了良好的發(fā)展契機，明確技術(shù)創(chuàng)新的具體目標(biāo)和方向，形成了新的發(fā)展機會。然而，在當(dāng)前國際競爭背景下，受長期市場壟斷和技術(shù)封鎖的制約，要想從發(fā)達國家獲取核心技術(shù)和關(guān)鍵工藝是不可能的。而國內(nèi)眾多的傳感器企業(yè)均為中小型企業(yè)甚至是小微型企業(yè)，具有較強的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新動力，但完全依靠慢慢積累各種資源實現(xiàn)高技術(shù)、高投入的自主創(chuàng)新，顯然是創(chuàng)新能力不足！長此已久，自然難以形成國際競爭能力，逐步會失去信心。這也是我國當(dāng)下傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“尷尬”與“無奈”。

針對當(dāng)前我國傳感器產(chǎn)業(yè)技術(shù)、工藝、人才、市場等行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合疫情防控戰(zhàn)役需求和暴露出的問題，以及產(chǎn)業(yè)長期發(fā)展需要，應(yīng)當(dāng)制定統(tǒng)籌規(guī)劃和戰(zhàn)略性扶持相關(guān)政策，逐步形成我國傳感器產(chǎn)業(yè)的自主可控和市場繁榮。

首先需要提升傳感器行業(yè)的戰(zhàn)略地位，把傳感器定為“國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點目標(biāo)”，列為“國家戰(zhàn)略”項目，在“十四五”規(guī)劃中列為重點支持，優(yōu)先發(fā)展的內(nèi)容。

具體希望國家設(shè)立專項資金予以支持，全面提升行業(yè)影響力和國際競爭力。重點提升敏感機理、敏感材料、新型工藝的創(chuàng)新性研究與開發(fā)能力，加快推進用于物理量、化學(xué)量、生物量中的半導(dǎo)體、陶瓷、高分子有機、光導(dǎo)纖維等各種新型敏感材料、復(fù)合功能材料的創(chuàng)新研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化；重點提高基于MEMS、薄膜、介質(zhì)隔離、微熔式、硅-硅鍵合與熔封、塑料封裝、特殊結(jié)構(gòu)封裝等各種新型工藝技術(shù)的應(yīng)用水平和能力。

另外，全面提升產(chǎn)業(yè)化能力。重點支持半導(dǎo)體、陶瓷、金屬、高分子、超導(dǎo)、光纖、納米等材料及各種復(fù)合材料為基礎(chǔ)的工藝技術(shù)開發(fā)，鼓勵企業(yè)加大對力、磁、氣、光、熱、濕、離子敏、射線敏、生物敏、毫米波、激光雷達等生產(chǎn)工藝級裝備投入，促進產(chǎn)業(yè)化整體水平的提高。

提升產(chǎn)品智能化水平。重點支持具有數(shù)字補償、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、多功能復(fù)合技術(shù)傳感器產(chǎn)品。推進產(chǎn)品向集成式、復(fù)合式、微型化、高可靠、高穩(wěn)定性、低功耗、低成本等多功能、一體化、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展；重點支持并推進面向物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、新一代通信網(wǎng)絡(luò)，以及智慧城市、機器人等發(fā)展需求，以及個性化指標(biāo)和特點突出的智能化傳感器產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化，打通產(chǎn)、用壁壘和瓶頸。

完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。制定行業(yè)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，加快提升傳感器產(chǎn)品的第三方檢測等公共服務(wù)能力，鼓勵企業(yè)設(shè)立符合公共服務(wù)能力和標(biāo)準(zhǔn)要求的專業(yè)產(chǎn)品檢測中心。鼓勵傳感器及應(yīng)用行業(yè)領(lǐng)域組建產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，制定聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)，積極促進跨行業(yè)、跨專業(yè)、跨企業(yè)橫向聯(lián)合。

注重高端人才培養(yǎng)。鼓勵專業(yè)機構(gòu)和科研院所對傳感器產(chǎn)業(yè)鏈專業(yè)化高端人才培養(yǎng)；注重跨界融合與復(fù)合型人才培養(yǎng)；重點培養(yǎng)有創(chuàng)新能力的企業(yè)家人才。鼓勵并支持通過市場化的重組、收購兼并，形成龍頭企業(yè)和行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)，提升全行業(yè)競爭力。

(文章轉(zhuǎn)載自人民政協(xié)報。作者郭源生，系九三中央科技委副主任，中國傳感器與物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副理事長)