全方位拉伸亦能保持灵敏度 仿生电子皮肤像鳄鱼皮般柔韧

全方位拉伸亦能保持灵敏度仿生电子皮肤像鳄鱼皮般柔韧开发具有多种感官的电子皮肤对于康复、医疗保健、假肢和机器人技术等诸多领域都至关重要。这项技术的关键之一是可拉伸压力传感器，它可检测各种类型的触摸和压力。最近，韩国浦项科技大学和蔚山大学的联合团队受鳄鱼皮启发，创造出一种全方位可拉伸压力传感器。研究结果以封面论文形式发表在最近的《Small》杂志上。PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1350423.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1350423.htm

机器人的"指尖"灵敏度可与人类媲美 以两倍速度精确读取盲文

机器人的"指尖"灵敏度可与人类媲美以两倍速度精确读取盲文人类的指尖异常灵敏。它们可以传达小至头发丝一半宽度的物体的细节，辨别表面纹理的细微差别，并能运用适当的力量抓住鸡蛋或一袋20磅（9千克）重的狗粮而不打滑。随着尖端电子皮肤开始融入越来越多的仿生物功能，像滑动这样类似人类的动态交互变得越来越重要。然而，尽管软机器人技术不断进步，但要在机器人中再现人类指尖的灵敏度却很困难。英国剑桥大学的研究人员采用一种方法，将基于视觉的触觉传感器与人工智能相结合，以高分辨率和高速度检测特征，从而使其离现实更近了一步。"人类指尖的柔软度是我们能够以适当的压力抓握东西的原因之一，"该研究的第一作者帕斯-波特达尔（ParthPotdar）说。"对于机器人技术来说，柔软是一种有用的特性，但你也需要大量的传感器信息，而同时拥有这两种信息是很棘手的，尤其是在处理柔性或可变形表面时"。研究人员为自己设定了一项具有挑战性的任务：开发一种机器人"指尖"传感器，它可以像人的手指一样沿着指尖滑动，从而读取盲文。这是一项理想的测试。传感器需要高度灵敏，因为每个代表字母的点都非常紧密地排列在一起。研究报告的合著者大卫-哈德曼（DavidHardman）说："目前已有机器人盲文阅读器，但它们一次只能阅读一个字母，这与人类的阅读方式不同。现有的机器人盲文阅读器的工作方式是静态的：它们触摸一个字母图案，读取它，从表面拉起，移过去，再降低到下一个字母图案上，以此类推。我们想要的是更逼真、更高效的东西"。因此，研究人员创造了一种在"指尖"装有摄像头的机器人传感器。考虑到传感器的滑动动作会导致运动模糊，研究人员使用了一种机器学习算法，这种算法是在一组经过合成模糊处理的真实静态图像上训练出来的，目的是"消除"图像的模糊。消除运动模糊后，计算机视觉模型就能检测出每个字母并对其进行分类。Potdar说："这对机器人专家来说是个难题，因为要消除运动模糊，需要进行大量的图像处理，耗时耗力。"采用训练有素的机器学习算法意味着机器人传感器能以每分钟315字的速度阅读盲文，准确率达到87.5%，是人类阅读器速度的两倍，准确率也差不多。研究人员说，这比以前的研究快得多，而且这种方法可以通过更多的数据和更复杂的模型架构进行扩展，从而在更高的速度下实现更好的性能。哈德曼说："考虑到我们使用假模糊来训练算法，它在阅读盲文方面的准确性令人惊讶。我们在速度和准确性之间找到了一个很好的平衡点，人类读者也是如此。"研究人员说，虽然这种传感器不是为辅助技术而设计的，但它能快速准确地读取盲文，这对开发灵敏度可与人类指尖媲美的机器手或假肢是个好兆头。他们希望将其技术放大到人形手或皮肤的大小。Potdar说："盲文阅读速度是测量触觉传感系统动态性能的一个很好的方法，因此我们的研究结果可以应用于盲文以外的领域，如检测表面纹理或机器人操纵中的滑动。"下面这段视频由剑桥大学制作，介绍了研究人员如何开发盲文阅读传感器。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1415005.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1415005.htm

青岛大学研发的超灵敏触摸传感器能"感知"4英寸外的事物

青岛大学研发的超灵敏触摸传感器能"感知"4英寸外的事物过去几年来，在生产可弯曲、扭曲和折叠的电子产品方面取得了重大进展，从而产生了各种功能性可穿戴设备。可以理解的是，将下一代触摸传感器集成到电子人体皮肤中已成为一个重要的考虑因素，并有可能应用于机器人、健康和科技领域。集成了非接触式传感技术的电子皮肤可以让许多人受益。例如，能够挥动手指或做出手势来启动软件将非常方便--尤其是对于那些无法手持设备的人来说。此外，视觉障碍者也可以安全地绕过障碍物。当然，这种功能可以扩展到任何连接到物联网（IoT）的设备。目前的大多数触摸传感器都依赖于直接触摸物体，从而在传感器中产生可测量的物理变形和相应的力。然而，根据青岛大学研究人员的一项新研究，我们可能离非接触式传感更近了一步。他们开发出了一种灵敏度极高的触摸传感器，无需直接接触被检测物体即可工作。该研究的通讯作者之一李新林说："为了实现更高的灵敏度和多功能性，我们开发出了新型复合薄膜，它具有令人惊讶且非常有用的电学特性。"为了制作复合薄膜，研究人员将少量氮化石墨碳（GCN）与聚二甲基硅氧烷（PDMS）3D打印成网格状。令人惊讶的是，他们发现将这两种具有高介电常数（衡量在电场中存储电能的能力）的材料结合在一起后，材料的介电常数很低，因此传感器对电场更加敏感。(a)手指接近传感器的示意图；(b)手指与传感器之间的距离在0至150毫米之间时，电容变化与距离之间的关系研究人员用自己的手指作为被检测物体对网格的功能进行了测试，发现网格能感应到0.5至10厘米（0.2至3.9英寸）远的手指，而且无需实际触摸，就能清晰地将手指识别为三维物体。在圆桌和三棱镜上进行测试后，传感器可以准确识别和区分不同的形状和动作。李说："在灵敏度、响应速度和多次使用后的稳定性方面，性能都非常出色。这为可穿戴设备和电子皮肤领域带来了新的可能性。"在传感器取得成功性能之后，研究人员将其集成到一块印刷电路板上，创建了一个能够远程监控人体运动的统一系统。包含新型传感器的电子皮肤贴在手腕上，确保与专门用于捕捉物体三维形状的设备持续连接，并利用4G技术将物体的三维形状实时无线传输到智能手机、智能手表和电脑上。研究人员计划改进传感技术，以便大规模生产。他们还将探索检测形状和运动以外的可能性。这项研究发表在《先进材料科学与技术》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1421481.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1421481.htm

全球气候变化影响宇宙观测灵敏度和准确度

全球气候变化影响宇宙观测灵敏度和准确度2020年，发表在《NatureAstronomy》的一篇论文中表示，全球变暖和大气水位上涨已经影响到重要科学天文台（例如包括欧洲南方天文台的VeryLargeTelescope）的灵敏度和准确度。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1320053.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1320053.htm

新改良的多能量X射线探测器具有高灵敏度和可打印性质

新改良的多能量X射线探测器具有高灵敏度和可打印性质辐射输送的能量被X射线探测器转换成视觉或电子形式，大多数X射线探测器在硬或软两种能量水平中的一种运行。那些具有高光子能量--超过5至10千电子伏特（keV）--被称为"硬X射线"，并被广泛用于医学放射学，因为它们可以穿透像骨骼这样的致密材料。"软X射线"通常具有低于1千伏的能量水平，用于对组织和细胞等生物物质进行成像。有时，X射线探测器必须跨越这两个能量级别进行工作，例如在寻找乳腺组织中的肿瘤时。现有的由硅和硒制成的探测器可以在硬窗和软窗中工作，但它们的能量灵敏度和空间分辨率--区分附近两个物体的能力是有限的。由澳大利亚墨尔本莫纳什大学的研究人员领导的一个团队，利用通常用于下一代太阳能设备相关的技术，开发了一种高灵敏度、多能量的X射线探测器。研究人员发现，金属卤化物过氧化物是硅和硒的一种有效、通用的替代物，因为它们可以在X射线束穿过物质时管理其强度，这一过程称为X射线衰减。过氧化物是一种天然存在的矿物，其晶体结构与钙钛矿相同。它以前被用于仅限于小规模的硬X射线检测的研究中，但这是第一次使用过氧化钙来测试软X射线检测。在目前的研究中，研究人员通过在一个二极管装置内打印一层过氧化物薄膜来创建X射线探测器。他们发现，基于过氧化物的探测器在从0.1千伏到几十千伏的广泛能量范围内运行，这比现有的多能量X射线探测器要宽得多。由于这些探测器是作为薄膜制成的，它们可以与柔性基底结合，以产生一系列的设备形状和尺寸。柔性X射线探测器可用于符合圆形的身体部位，或被塑造成适合狭窄的空间。"这项工作展示了过氧化物有一个自然的延伸到印刷的X射线探测器，"该研究的通讯作者JacekJasieniak说。"它们的制造成本更低，而且还可能涉及修改薄膜的形式因素，在那里你需要固有的灵活性。"研究人员预见到这些新开发的X射线探测器在现实世界中有广泛的用途。该研究的主要作者BabarShabbir说："这些基于过氧化物的探测器可以提供快速反应时间，并提供高灵敏度，以实现实时检测和成像的复杂目的，包括疾病诊断、检测爆炸物和识别食品污染。"该研究报告发表在《先进材料》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1353117.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1353117.htm

用现成部件制成的传感器可同时检测32种病原体

用现成部件制成的传感器可同时检测32种病原体 研究人员利用现成的部件制造出了一种成本低、灵敏度高的生物传感器带有32个检测垫的扩展门可同时检测32种病原体早期诊断疾病对患者和医生都有好处。它使治疗能够延缓疾病的发展，降低并发症的风险，从而改善长期的健康状况。德国德累斯顿-罗森多夫亥姆霍兹中心（HZDR）研究实验室的一个团队考虑到早期诊断的重要性，利用现成的元件制造出了一种成本效益高、手掌大小的设备，可以同时检测32种不同的病原体。为了制造出这种新型装置，研究人员借鉴了电子学领域的基本概念，使用场效应晶体管（FET）。场效应晶体管利用电场控制半导体中的电流。它有三个元件：源极、栅极和漏极。向栅极表面施加电压可改变其电势，并控制源极和漏极之间的电流。只有当栅极电压达到一定阈值时，器件才会"通电"。不同的病原体会产生不同的电位，从而产生不同的电流。例如，癌细胞产生的电流就与流感病毒不同。电流没有明显变化意味着传感器（栅极）表面没有与疾病相关的生物分子结合，反之亦然。基于场效应晶体管的传统生物传感器的一个主要缺点是测试表面不能重复使用，使用后需要丢弃整个晶体管，成本高昂且不太环保。为了解决这个问题，研究人员使用了一个与晶体管栅极相连的独立电极来测量电势的变化。这项研究的通讯作者拉里萨-巴拉班（LarysaBaraban）说："这使我们有机会多次使用晶体管。我们将栅极分离出来，并将其称为'扩展栅极'--即测试系统的扩展"。为了进一步改进系统，研究人员创建了一个带有32个测试垫的扩展门，能够检测多种病原体。巴拉班说："我们当然希望这套系统能同时进行多项分析。"这意味着可以同时在每个垫子上对一个样本进行不同病原体的检测"。研究人员用他们的设备检测白细胞介素-6（IL-6），这是一种在感染和组织损伤时产生的蛋白质。它是免疫系统激活的有效标志物，在炎症、感染、自身免疫性疾病、心血管疾病和某些癌症中都会升高。"无论是简单的感冒还是癌症，IL-6的浓度都会发生变化，"巴拉班说。"不同的疾病以及疾病的不同阶段会产生不同的临床表现。这就是为什么IL-6非常适合作为一种标记物。"他们发现，使用专为研究人员设计的现成纳米粒子试剂盒添加金纳米粒子，可以集中或定位电荷并放大电压信号，从而提高设备的灵敏度。测试的灵敏度大大高于在没有纳米粒子的情况下工作时的灵敏度。基于场效应晶体管的完整生物传感原型照片他们发现，他们的设备能快速产生结果，其灵敏度和检测限（LOD）值可与最先进的基于场效应晶体管的生物传感器相媲美。事实上，与实验室常用来检测血液中抗体的标准酶联免疫吸附试验（ELISA）方法相比，该设备的LOD值要低得多。研究人员说，他们的生物传感装置成本低廉，具有一系列潜在应用，从监测癌症患者免疫疗法的进展到预测流感或COVID-19等病毒性疾病的严重程度和病程。这项研究发表在《生物传感器与生物电子学》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1416921.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1416921.htm