《EU Horizon 2020 项目ULISSES开发可穿戴的片上光学式气体传感器》

  • 来源专题:集成电路
  • 编译者: Lightfeng
  • 发布时间:2019-03-17
  • Senseair AB、AMO GmbH、KTH皇家理工学院、牛津仪器等离子体技术(OIPT)、Graphenea Semiconductor SL、慕尼黑联邦国防军大学、加泰罗尼亚纳米科学和纳米技术研究所以及SCIPROMSàrl推出了ULISSES项目,并且已获得地平线2020计划的资金支持。该项目旨在开发一种新小型片上光学式气体传感器,为物联网提供低成本的分布式传感器节点。

    项目合作伙伴将把硅光子学与二维(2D)材料相结合,为物联网实提供集成光学式气体传感器节点。这些节点能够以低成本大批量生产,在尺寸和功耗都较小。这项开发使其能应用于可穿戴设备的气体传感器、小型无人飞行器(UAV)等。

    通过利用ulisses合作开发的波导集成二维材料光电探测器,在1D纳米线中红外发射器和基于中间波导的气体传感方面取得了突破,ULISSES的目标是将传感器功耗降低三个数量级。 此外,ULISSES将实施一种新的自校准边缘计算算法,该算法利用节点到节点的通信来消除低成本气体传感器的成本动因。

    在未来的四年中,合作伙伴相互依靠,却又分工明确,气体传感器供应商Senseair AB将在SCIPROM的帮助下参与ULISSES项目。AMO将制造硅光子学芯片,会利用到OIPT开发的系统,以及KTH和AMO公司开发的集成硅波导、二维材料光电探测器。二维材料将由BundeswehrMünchen和Graphenea大学提供。ICN2将提供建模和仿真支持,以优化传感器设计和效率,SENSEAR将带领各种应用演示人员,与KTH一起为物联网应用准备所需的传感器。

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  • 《韩国科学技术院研究小组开发出防汗可穿戴机器人传感器》

    • 编译者:袁晨
    • 发布时间:2025-11-26
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  • 《斯图加特大学与柏林的研究人员密切合作致力于开发可穿戴的量子传感器》

    • 编译者:张宇
    • 发布时间:2025-01-03
    • 近日,斯图加特大学的衍生公司SpinMagIC正在开发一种手掌大小的量子传感器来测量食品的保质期,作为一家初创公司,这家从斯图加特大学分拆出来的公司将获得德国联邦经济和气候保护部(BMWK)的EXIST研究转移计划的资金。 “这种量子传感器技术的成功已经近在咫尺。现在我们只需要全力以赴地将其推向市场,“Jens Anders教授说。这正是四名年轻人正在努力的事情。他们的衍生公司SpinMagIC旨在使用量子传感器轻松测量产品的生命周期。其中两位 Belal Alnajjar 和 Anh Chu 是Anders教授的博士研究生,他们在斯图加特大学智能传感器研究所(IIS)的实验室工作。另外两名 - 物理学博士研究生Michele Segantini和Jakob Fitschen在系主任Klaus Lips教授的“能源转换和量子信息科学研究所的粒子自旋研究室”工作,其中Jakob Fitschen负责衍生公司的财务管理和日常运营并使其盈利,该研究室位于柏林的亥姆霍兹中心(HZB)。Anders和Lips非常擅长测量电子自旋共振(简称ESR)的工作,这是一种测量特别反应性分子的方法。他们因这项技术在2019年获得了著名的HZB技术成果转化奖。 德国联邦经济事务和气候行动部(BMWK)于2024年10月1日批准了资助,四位创始人现在有两年的时间使他们的衍生公司取得成功。博士生得到创业研究所(ENI)、技术成果转让倡议 TTI GmbH [DE] 和斯图加特大学技术成果转化中心TRACES以及国家倡议“NXTGN”[DE](以前称为“Gründermotor”)的支持。来自斯图加特和柏林的三位博士生多年来一直在不同的项目上密切合作,彼此非常了解。Jakob Fitschen于6个月前加入。这种团队合作在开发高度复杂的可穿戴量子传感器时至关重要。 SpinMagIC依赖于能够检测活性分子(即自由基)的量子传感器。任何具有未配对电子的物质都可以用这款传感器进行定量测量。例如,自由基会导致皮肤更快老化。它们还会使食物快速分解。Anders指出,ESR已被用于测量自由基“80年”。到目前为止,它们的使用受到限制,因为这些设备太笨重,至少重达一吨,成本高达数十万欧元。即便是现有的台式设备也重约120公斤,而且价格非常昂贵。这对高效的操作流程或广泛的产品应用来说是一个严峻的问题。但是现在这种情况正在突然改变,而微型化是解决这个问题的关键。研究人员测量产品保质期所需要的只是一个小型的永磁体和一个带有集成电路的微芯片。 测量工作是怎么进行的?微芯片的大小不超过1平方毫米。它由所有高频电路元件组成,这些元件负责激发未配对的电子并感应它们的量子特性。在测量过程中,研究人员打开一个微型泵,将样品输送到芯片上,或者直接将传感器浸入待测量的液体中,自由基的数量显示在屏幕上。“利用轻质丝材3D打印出的结构提供了一种经济高效的方法来实现强大的共振磁体,”物理学家Alnajjar强调说。在打印之前,他进行了大量模拟以确定最佳解决方案。现在3D打印出的磁铁重量约为40克。磁铁的内部由环状材料构成。“选择磁环是为了确保磁场强度的高度均匀,”Alnajjar说。低重量和高质量是这些共振磁体的关键特性。 研究人员为SpinMagIC 感到自豪。这个合成词的三个组成部分是:Spin代表具有自身角动量的电子,Mag代表使测量成为可能的磁铁,IC 代表集成电路。这个项目分工很明确:“我们斯图加特负责开发核心技术”,电气工程师Chu强调说。这些核心技术包括永磁体和带有微型芯片集成量子传感器的电路板。柏林的物理学家Segantini基于初步发现研究各种应用,例如测量食品的保质期。特别是,他与橄榄油生产部门有着良好的联系。计划是在两年内将最终产品推向市场,并获得第一批进行测试的试点用户。“体积极小,价格实惠,并且具有非常高的测量精度,”Chu说,他特别强调了食品行业的严格要求及其对我们产品研发所提供的强大激励。 这种新的测量方法可用于确定可充电电池的状况,甚至可用于化学工业中常用的催化过程,例如分子聚合反应的过程。它在制药行业中的应用是可行的,同样也可以用来测量空气或水中的污染。“我们从BMWK获得了未来两年的固定预算,”Chu说。因此,SpinMagIC的融资得到了保障。“但我们对风险投资和私人投资者也持开放态度。” 这些微型部件目前还不能安装到智能手表中。然而,研究人员计划最终将测量设备集成到一个更小的设备中。