目前,新皇冠肺炎疫情防控已取得阶段性成果。工作和生产的恢复有序进行。科技的“硬核力量”无处不在。传感器作为数据采集的主要功能部件和基础信息产品,发挥了不可替代的作用。
无需直接触摸就能感知体温。在对患者进行治疗的过程中,带有气体质量、流量、压力、湿度、温度、磁敏度等传感器的呼吸机可以监测和控制各种指标,实现对患者进行辅助呼吸治疗的目的。在重症监护室或隔离区,医务人员可以监测重症患者动脉血中的氧含量,并通过传感器设备分析生命体征。在疫情期间,配备专利传感器技术的先进设备可以准确收集和监测各种生理和环境数据,这不仅提高了应对疫情的信心,还温暖了心脏。
红外线体温检测自疫情爆发以来,国内许多科技企业根据疫情防控需要,利用自己的专利技术,引进了红外线测温设备。红外测温的核心部件是利用红外的物理特性进行测量的传感器。厦门的一家传感器制造商仅在一天内就运送了100多万个传感器,然后将它们送往其他公司组装红外温度计,这种温度计在全国范围内的防疫第一线得到了广泛应用。
在自然界中,任何温度高于绝对零度(-273℃)的物体都会从表面发出电磁辐射,包括红外辐射红外辐射的强度与物体的温度有关,红外辐射信号可以通过一个特殊的透镜在探测器上收集。根据红外辐射产生的电信号强度,可以计算出辐射源的物理温度。
据介绍,红外传感器按功能可分为五类:辐射计,用于辐射和光谱测量;搜索和跟踪系统,用于搜索和跟踪红外目标,确定其空间位置并跟踪其运动;热成像系统可以生成整个目标红外辐射的分布图像。红外测距和通信系统;由两个或多个上述系统组成的混合系统
面对疫情,国内企业加快创新,推出多种红外测温产品。例如,猎豹移动和猎户座星空在“豹子小秘密”机器人上搭载了四个智能传感器,可以测量指定区域内成年人的体温,报警和捕捉异常体温,并通过后台反馈给工作人员。华为云与浙江新热灵科技有限公司合作,创造健康的电梯环境。通过在电梯中安装红外温度传感器,它可以感应乘客的温度,并在发现高温乘客后立即发出警报。
猎户座星的负责人告诉《中国知识产权新闻》,红外测温机器人支持单一测温和连续测温两种模式,是成熟的红外测温技术和服务机器人技术的结合创新。到目前为止,猎户座星已经提交了380项专利申请,包括一些传感器相关技术。超过
个传感器有助于改善感染新型冠状病毒的
名患者的呼吸道症状。呼吸机成为重症患者在治疗过程中最需要的医疗设备“持续正压通气呼吸机装置可以迫使空气进入肺部,在整个呼吸循环中人工施加一定程度的气道正压,增加功能性残余空气量,防止肺泡塌陷,从而改善通气和通气功能一位业内人士表示,呼吸机使用大量的气体质量、流量、压力、湿度、温度、磁敏度等传感器来监测和控制各项指标,保证电机控制系统的稳定运行,从而实现辅助患者呼吸治疗的目的。
呼吸机的应用关系到危重患者的生命健康,是大型医疗企业和医院的重点研究领域。北京中科微知识产权服务有限公司总经理尚利伟表示,为了实现多种检测功能,呼吸机需要设计并在呼吸机中安装多个传感器,实时、连续、准确地控制气流、压力和湿度,维持患者的持续呼吸功能。例如,在呼吸机中使用空气流量传感器来测量进入系统的氧气流量,以确保充足的空气供应;然而,患者呼气期间的二氧化碳水平可以通过压差传感器来测量和计算。温湿度传感器用于测量和调节通气管内空气的温度和湿度,提供舒适温暖湿润的气流,以防止患者因吸入干燥和温度过低的空气而导致咽痛,影响呼吸和睡眠质量。
呼吸机的上述功能离不开技术研发,同时也离不开专利技术的支持。在搜索专利之后,发现到目前为止,在中国有超过15,000个涉及呼吸机的专利申请。其中,前五名的专利申请人是北京易安医疗系统有限公司(以下简称易安医疗)、北京易河叶嘉医疗科技有限公司、湖南康铭金钟医疗科技发展有限公司、皇家飞利浦电子有限公司和中国人民解放军第三军医大学,均有100多项专利申请。以易安药业为例,已提交近300份相关专利申请。其中,专利申请“一种流量传感器的定流量PID控制校准方法”(公开号。提出了一种采用恒流PID控制的流量传感器标定方法,该方法可以改善以往呼吸机传感器的不足,并且无需复杂的数学模型就可以准确地描绘出电压-流量曲线。
气体传感器护送监测
在防疫控制中,该传感器不仅在红外测温和呼吸机中起着重要作用,而且在氧气抢救室、麻醉剂、婴儿培养箱、ICU病房和住院隔离区的环境监测中起着重要的辅助作用
以救生氧气舱为例。重症患者动脉血中的氧含量是医生检测和评价生物特征的重要指标。目前,最常用的医用氧传感器是电化学型,俗称氧电池氧气进入传感器后,传感器中的铅逐渐氧化成二氧化铅。
基于此,许多医疗机构和传感器研发企业着手解决相关技术的关键问题并提交专利申请。例如,艾姆斯半导体公司提供了一种高精度传感器解决方案,通过在人和技术之间提供无缝接口,将传感提升到一个新的水平。
郑州微生电子科技有限公司(以下简称微生科技)多年来一直深入从事气体传感器领域。它从过去单一的研发品种发展到12个系列,包括红外气体传感器、电化学气体传感器、平面半导体气体传感器等,有200多个品种,可用于检测300多种气体,服务于世界各地的安全、环保和健康领域。到目前为止,微生科技已经申请了100多项传感器专利,其中“气体传感器芯片、传感器及传感器芯片制备方法”(专利号:ZL200710054450.9)是其核心专利。本发明涉及一种气体传感器芯片,包括片状陶瓷基板、电极导电带、电阻加热器和气敏涂层。采用丝网印刷的方法,可以显著提高气体传感器的生产效率和产品性能的一致性
传感器产业水平有待提高
由于国内应用需求的快速发展,我国传感器产业发展迅速,在防疫和整个医疗行业的应用中也发挥了重要作用。数据显示,2018年中国传感器市场将超过2000亿元。2019年,该传感器将扩大其应用范围,市场规模将进一步扩大至2310亿元。中国工商研究院预测,2020年中国传感器产业的市场规模将进一步超过2500亿元。
然而,中国的传感器在信息感知、智能和网络方面仍然相对落后。目前存在产业水平低、企业规模小、技术创新基础薄弱等问题。从整个传感器行业的专利申请来看,目前全球传感器领域专利持有者排名前20位的专利申请人中,15位来自日本,3位来自韩国,2位来自德国。然而,除了在本国申请专利保护外,中国和美国是这些专利持有者最重视专利保护的国家。幸运的是,在过去几年里,中国一直在加大对传感器发展的支持,尤其是智能传感器行业。尚利伟建议,相关企业在知识产权工作方面,首先要加大技术研发力度,积极申请自主高价值知识产权。第二是与行业伙伴一起建立一个具有有效进攻和防御能力的专利池。三是重视知识产权风险的预警和防范,加强与专利机构的沟通,进行专利分析和评估,规避专利风险。第四,对于较大的企业,在保持生产、教学和研究优势的同时,应提高专利布局的质量。对于规模较小的科技企业,应加强与专利培育机构的合作,提高其竞争力,为产业升级和发展奠定坚实基础。