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【传感器社会】以电子产业为沃土(2)

 rookie 2013-07-13

【传感器社会】以电子产业为沃土(2)

2013/07/11 00:00

上接本站报道:【传感器社会】以电子产业为沃土(1)

       【日经BP社报道】如果“每年使用一万亿个传感器”的社会能够实现,就会为电子部件厂商带来巨大商机。瞄准广义基础设施领域的多种传感器、致动器、能量采集(环保发电)器件的开发也日渐活跃。本文将这些主要用于建筑物、医疗、交通工具及农业等的电子部件称为“社会器件”。

       其中,各企业的竞争焦点是传感器。除了已经形成市场的普通的加速度传感器、角速度传感器及接近传感器等之外,还有用于各类用途的多种多样的传感器市场。面向农业及健康管理等用途,能够检测以前无法测量的数值的传感器也正在开发中。

根据体温和活动量诊断禽流感

       能够反映社会元件应用范围之广的是日本产业技术综合研究所和东京大学正在联合开发的一种传感器系统。该系统可以判断鸡是否患上了禽流感(参阅本站报道,图4)。

图4 判定禽流感
安装到养鸡场的鸡身上,根据其体温和活动量判断是否患上禽流感的传感器。(图片来自产业技术综合研究所)(点击放大)


       该传感器系统组合使用多个传感器,实现了对禽流感的判断。鸡一旦患上禽流感,其体温和活动量就会发生变化,因此可根据加速度传感器和温度传 感器测量的体温和活动量进行诊断。传感器安装在饲养的鸡身上,在鸡的约500天寿命内无需更换电池。为降低耗电量,开发出了专用的活动量传感器(MEMS 加速度传感器),以及以低功耗对传感器数据进行A-D转换的电路。

       产综研认为,如果进一步提高活动量传感器的可靠性,该系统就能达到实用水平。计划最初将每个无线传感器系统的价格控制在3000日元左右。

利用近红外光使癌细胞可视化

利用近红外光使癌细胞可视化 

       有的企业还再尝试检测以前看不到的东西。罗姆正在进行的一项研究的目标是实现皮下数cm深的体内可视化。该公司常务董事兼研究开发本部长高须秀视充满期待地表示,“将能够在体外看到(位于这一深度的)癌细胞”。

       罗姆使用的是可以捕捉近红外光的图像传感器(图5),利用了近红外光可穿过人体数cm左右的特性。该技术的实用化时间尚未确定。高须部长表 示,因为还能看到血液流动情况,所以“将来还能够根据流经脑部的血液找到大脑的活跃部位。这样的话,或许就能开发出可读取正在玩游戏的用户的情绪并让人感 到出其不意的游戏软件”。

图5 利用近红外光实现体内可视化
用罗姆的近红外光传感器拍摄的手掌。(a)为原图像。(b)将多个波长的拍摄数据结合在一起并进行图像处理,突出了血管。(图片来自罗姆)(点击放大)


       近红外图像传感器由罗姆和日本产业技术综合研究所联合开发。该传感器在Si-CMOS图像传感器中层叠了化合物CIGS(CuInGaSe2)的薄膜,除了可见光之外,还可拍摄到硅图像传感器看不到的近红外区域。

实时测量耕地的养分

实时测量耕地的养分 

       能够测量以前无法检测的数据的传感器将来有望获得巨大市场。比如,如果人们发现检测耕地状态的传感器能获得改良耕地以及增加产量的效果,其 需求就有望迅速扩大。目前,研究机构及企业在应该测量什么数值方面还处于不断摸索的阶段。日本的丰桥技术科学大学、爱知县农业综合试验场及科学技术振兴机 构联合开发出了用于农业生产的传感器,除了地下的温度之外,这种传感器还能实时测量养分浓度(氮和磷的离子浓度)(参阅本站报道,图2照片,图6)。

图6 测量养分浓度和温度的传感器
耕地的养分浓度可根据上部电极之间通过的电流来测量,温度则由pn结部位测量。(图片来自丰桥技术科学大学)(点击放大)


可在高温下工作的传感器以及可在体内工作的传感器

       希望利用可应对严酷测量环境的传感器来扩大用途的研发活动也十分活跃。比如,有的研究设想环境温度达到数百摄氏度,用温度达到数百摄氏度时 也能表现出半导体特性的SiC取代了一百几十摄氏度便达到极限的硅。在该研究领域处于领先地位的是美国加州大学伯克利分校,其目标是开发出可测量温度很高 的地底深处、汽车发动机汽缸内等处的温度和压力的传感器。

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