研究团队开发出一种薄型超灵敏流量传感器，对医学研究有重大意义。 流量传感器（流量计）用于测量液体或气体流速。生物流体流速是关键生理参数，但现有流量传感器要么笨重，要么缺乏精度和稳定性。新流量传感器基于石墨烯——碳原子以蜂窝晶格排列的单层——从连续水流中汲取电荷。这一现象提供了一种自供电的有效流量感测策略，关键性能指标比其他电学方法高出数百倍。 石墨烯流量传感器可检测低至微米/秒的流速——每小时不足 4 毫米——有望分辨毛细血管中极微小的血流变化。性能稳定期超半年。 器件自供电，有望植入长期监测生物流体流动。在微小血管植入此类微流量监测器比现有流量计更简单安全，现有流量计不适合低流量测量，需安装

COVID-19 大流行持续蔓延，检测仍是追踪遏制病毒的关键策略。研究人员开发出一种快速、超灵敏的纸基电化学传感器，能在 5 分钟内检测病毒存在。 市场上 COVID-19 检测主要两类：一类用逆转录实时聚合酶链式反应（RT-PCR）和核酸杂交识别病毒 RNA，缺点是耗时、需专业人员、设备试剂供应有限；二类检测抗体，但暴露后数天至数周才能产生可检测抗体，有延迟。 近年来，研究者利用石墨烯等二维纳米材料制造即时检测生物传感器取得一些成功。此类生物传感器优势在于灵敏度高、生产成本低、检测周期快。石墨烯独特的力学和电化学性质使其成为开发灵敏电化学传感器的理想材料。团队创建了基于石墨烯的电化学生物传感

天文学成像表明，大气条件和天气效应影响图像质量，因光路中空气折射率局部变化。这些变化随波长、大气压和湿度变化而变化。 机器视觉领域，压力和湿度通常可假设在整个光路恒定。但若光路中存在湍流气流导致局部压力变化则例外。湍流典型成因是不同温度部件间的热对流。机器视觉常见热源包括照明、高负载电子元件、高温样品如熔融金属。 对成像的影响 湍流空气中不同折射率充当梯度透镜，扭曲受影响区域的图像内容。畸变幅度和范围过于复杂且高度依赖具体装置，难以数学建模。我们通过示例测量展示典型量级，指导您在自有装置中测量。 在线扫描相机中，沿扫描方向每条线的光学畸变恒定，因此图像中不可见。这将问题简化为一维空间——垂直于

谁 COVID-19 大流行凸显了减少医护人员与患者直接接触的必要性，突显了使用机器人的优势。 是什么 开发了能被动收集患者信息的 3D 结构感知机器人。研究团队编程两台机器人——一个类人机器人和一个机械臂（如图所示）——测量人体生理信号。机械臂采用 3D 打印折纸结构，每指尖含生物医用电极。手接触人体时，可检测心电图（监测心跳）、呼吸频率、肌电图（监测肌肉电信号）、体温等生理信号。类人机器人还能监测血氧水平，可用于监测重症 COVID-19 患者状况。数据可实时显示在机器人显示器上，或直接发送给医疗提供者。 哪里 西蒙弗雷泽大学，加拿大不列颠哥伦比亚省本拿比 为什么 感知机器人可代表护理人

数字时代，“物联网”设备（嵌入软件和传感器）广泛应用，包括无线设备、自主机械、可穿戴传感器、安防系统。因结构复杂，需仔细审查以评估安全性和实用性、排除缺陷，同时必须避免检测过程损坏器件。 太赫兹（THz）成像基于 0.1–10 THz 频率辐射，凭借高穿透、高分辨、高灵敏度，成为快兴起的无损检测手段。但传统 THz 相机笨重刚性，难成像不平表面；成本高、传感器配置缺乏通用性，不切实际，亟需更适应性强的传感器。 东京工业大学川野幸男副教授团队填补这一空白，设计出柔性独立式 THz 传感器阵列，可成像不规则物体的盲端。 “鉴于测试物体形状、结构、尺寸多样，相机设计和传感器必须适应不同配置。我们开发

科学家开发出一种高灵敏、高精度的二氧化氮（NO₂）传感器，在家庭、公共场所和工业环境中具有挽救生命的潜在应用。长期暴露于 NO₂——主要源自燃烧发动机和工业过程的主要空气污染物——会导致呼吸系统问题，对婴儿和哮喘患者尤为严重甚至危及生命。该气体传感器能以实惠便携的物联网设备形式，准确读取局部环境 NO₂ 浓度，并能与智能手机及应用同步。 目前在十亿分之一（ppb）级别监测 NO₂ 以防暴露，只能靠笨重昂贵的设备，因此极少部署。本研究目标是创造一种设备，既能检测 20 ppb 以下的 NO₂，又能在真实场景下运行，且便捷实惠、有望广泛普及。 突破源于团队开发的基于激光沉积碳气凝胶（LDCA）的

开发了一种基于人类心跳的生物识别安全系统。可穿戴原型能实时流式传输基于心脏电活动的身份识别特征。设备可做成腕带或胸带形式，在指纹和虹膜扫描受限（如实验室需戴手套或护目镜）时提供替代方案。系统使用英国 B-Secur 公司开发的 HeartKey 软件，可实时流式传输心率及其他健康指标。 系统能从独特的心电图特征识别并认证个人。识别佩戴者的心电图特征并发送信号，允许用户进入特定区域。研究人员初步测试将验证可穿戴设备与门禁架构的通信，以及能否有效追踪人员在设施内的移动。 此功能对医院、机场等需要精准门禁控制以减少国内外威胁的行业极具价值。

NASA 马歇尔航天飞行中心设计了两款微机电系统（MEMS）运动位置传感器：单轴加速度计和陀螺仪。设计利用高度对齐的多壁碳纳米管（MWCNT）带与 P(VDF-TrFE) 基质，该材料机械坚固且具优异压电特性，作为感测与驱动元件。 得益于碳纳米管处理工艺近期改进，产出更长、更高度对齐的 CNT，使其在陀螺仪中应用成为可能。使用 CNT 让加速度计和陀螺仪更坚固耐用，且不增加体积重量。相比硅（Si）和石英传感器，最大优势是制造更易，无需机加工。 NASA 加速度计旨在解决传统压电陶瓷基加速度计（如钛酸钡 BaTiO₃ 或钛酸铅 PZT）的短板：这些材料脆性大、噪声高、难感知低频、易因静电积累影

创新者开发了一种基于 RFID 的系统，用于感知旋转系统的角度位置。RFID 旋转位置传感器可作为位置/方向传感器，或集成到控制器中插值细化旋转角度。该传感器属于一套基于被动 RFID 传感器的技术，旨在监控和管理库存。NASA 的 RFID 传感器能无线追踪容器内散装或离散物料的量级，无需给每件物品贴标签。 该传感器专为手摇分配器设计：分配器盒内圆盘边缘布置 RFID 集成电路（IC），外部曲柄连接天线，用户转动曲柄带动圆盘出料。RFID 读写器连接处理器，根据 RFID IC 确定曲柄方位，从而获知内部圆盘旋转角度，进而评估分配器内剩余物料量。 该传感器适用于太小无法单独贴标签的物品（如药

智能耳机与普通耳机的区别在于，智能耳机不仅能播放音乐，还能充当生理监测仪和虚拟触控屏。罗格斯大学博士生范晓然（Xiaoran Fan）带领研究团队开发了一种名为 HeadFi 的方法，利用普通耳机作为传感器。 Tech Briefs： 这个项目是如何启动的？ 范晓然： 我是个发烧友，一直对耳机感兴趣。虽然简单的耳机用于录音室混音和家庭音响，但近年来我们看到了来自苹果、三星、微软的智能耳机。 我们一直知道耳机的驱动单元原理上与麦克风类似，具有互易性。既然麦克风能感知信号，耳机原则上也能做到。因此，耳机本具备智能潜力，只是没人开发利用。这是我最初的动力。加上导师 Rich Howard 专精微小

光通信系统是信息基础设施建设关键推手。许多存储传输信息的数据中心有数英里光纤和数千激光/光电探测器收发器跨光纤收发信息。商业压力持续推动容量增加，开发更高数据率新系统进程不止。这非单纯设计移动更多信息的系统。系统成本必须下降。数据中心有时用英亩和兆瓦描述，表明运行数据中心所需功率巨大。强烈动机寻找不仅更高容量运行，而且更低能耗方式。 基本光通信系统有激光发射器将电数据转调制光、光纤、光电二极管接收器将调制光转回电信号。设计光通信系统因数据中心环境很少要求光链路单一供应商制造而复杂。发射器、光纤、接收器可能由三家不同公司生产。此即互操作性概念，给数据中心设计师灵活性，促进供应商竞争带来更多创新和

激光用于多样制造工艺，近年光谱越来越宽。无论传感技术中VCSEL、焊接电池单元的蓝绿激光、增材制造高功率光纤激光、医疗技术量子级联激光，激光技术正革新众多行业。但现代工厂中，常被忽视的是：通过测量激光系统本身，让基于激光的工艺更可持续的机会。 许多新技术仪器在简化文档、节约资源的同时提升激光工艺生产质量。如今甚至能在机器人单元极短上料时间或增材制造密封腔室中，以周期时间中性、全自动方式表征整个光束准直参数。 带风险的悖论 多年持续认为激光束本身“免维护”，因不像刀具“变钝”。即使现在，仍有公司投资最先进生产设施却极少测量激光，且用过时测量技术。现实是激光工艺随时间变化。业界开始意识到检查聚焦激

光学行业呈现激光功率提升和镀膜技术进步以适应需求的双重趋势。然而，光学元件不总需前沿镀膜技术即可实现高功率激光系统集成。第二方案是增大光束尺寸，从而增大光学元件尺寸，降低光学元件单位面积功率/能量密度。这需要大口径扩束光学元件，以及光路后续的聚焦光学元件。 100mm非球面，担心制造和检测设备能否验证如此大非球面。但随制造和检测进步，直径达200mm非球面现已商业化供货。 大与超大 讨论大非球面时，须区分大非球面和超大非球面——后者单人无法手持搬运，需机械支撑移动。超大非球面挑战更多，需极详细前期规划制造流程。 虽用大锤在抛光机上对准1.02米光学元件很有趣，但本文聚焦批量生产大非球面制造极

可见光仅是电磁波谱微小部分。伽马射线、X射线、紫外、红外、微波、无线电波各有独特性质和波谱位置。本文聚焦SWIR（短波红外），红外光一分量。红外波长在红光下方，“infra”拉丁文为“下方”。 SWIR成像定义 人类主要不可见红外光，但可感知为热。红外光谱分不同区域，各有应用。四常引用区域：近红外（NIR）750-1000nm，短波红外（SWIR）1-3μm，中波红外（MWIR）3-5μm，长波红外（LWIR）8-15μm（图1）。 除肉眼不可见外，SWIR像可见光一样：光子被物体反射或吸收。这不同于中长波红外——热由物体自身发射。SWIR成像能凸显可见光成像无法发现的“缺陷”。SWIR成像

北卡罗来纳州立大学研究者制造出被认为最小最先进RFID芯片：尺寸125微米×245微米。微型芯片潜在降低RFID标签成本，使其可用于高端技术供应链安全。 管理供应链时，制造商常考虑在微处理器或片上系统（SoC）贴RFID芯片。但RFID芯片总有独立模拟部分，含电荷泵和电容。 市面传统RFID芯片含模拟和数字组件。但模拟前端非数字本质，增加成本占芯片大量空间。 NC State团队设计方法消除大部分模拟设置，让数字部分直接在接收RF信号上运行。 NC State新芯片用传统数字架构标准构建块——晶圆厂提供标准单元——让它们直接在RF信号上工作。数字结构易将RFID能力移植到目标组件，如供应链集成

国际空间站（ISS）传感器（含个人CO₂监测仪）需位置追踪，以关联时标数据与位置信息。目视检查标记数据昂贵且不适合追踪多传感器。廉价高效方案：利用这些传感器拥有的唯一额外测量装置——WiFi或蓝牙信号强度读数。 利用信号强度读数，此软件旨在为单个传感器单元提供近似位置信息。模块级ISS传感器追踪器（MIST）项目目的：建立记录WiFi信号强度信息的标准数据格式和协议，以便后续定位ISS上传感器。Google和Apple有结合GPS与WiFi强度的定位专有方案，给出手机精准位置估计；但无类似方法追踪ISS上WiFi设备。 95%准确率正确识别传感器所在模块。进一步改进将使其更接近100%。 软件

工程师创造微型无线植入体，可提供皮肤深处组织氧水平实时测量。装置小于普通瓢虫，由超声波供电，为多种微型化传感器铺路，可追踪体内关键生化标志物如pH、二氧化碳。这些传感器未来可为医生提供微创方法，监测功能器官组织内生物化学。 氧是细胞从食物获取能量的关键，几乎所有身体组织需稳定供氧生存. 多数组织氧合测量方法仅提供体表附近信息，因依赖电磁波（如红外光）仅能穿透皮肤或器官组织几厘米。虽有磁共振成像提供深层组织氧合信息，但扫描时间长，无法提供实时数据。 超声波是人耳听不到的高频声，能无害穿透身体更长距离，已是医学超声成像技术基础。 集成氧传感器涉及将LED光源和光学探测器集成微型装置，设计更复杂电子

废弃电子设备堆积如山，或因故障、或因追新弃旧。问题部分在于电子设备难回收。铜铝钢废料可回收，但核心硅芯片不能。 工程师现开发完全可回收、全功能晶体管，由三种碳基油墨组成，易印刷于纸或其他柔性环保表面。碳纳米管和石墨烯油墨分别用作半导体和导体。这些材料在印刷电子学不新，但木源绝缘介电油墨纳米纤维素的开发打通可回收之路。 团队开发悬浮从木纤维提取纳米纤维素晶体方法——撒少许食盐——产出性能优异的绝缘油墨，用于印刷晶体管。用气溶胶喷墨打印机室温下用三种油墨，团队展示全碳晶体管性能足够广泛应用，甚至初始印刷六月后仍佳。 将器件浸入系列浴液、声波轻振、离心分离，碳纳米管和石墨烯依序回收，平均产率近100

个性化医疗承诺：简单设备让每人掌握健康水平，识别血液唾液中微量不良生物标志物，作为疾病早期预警系统。 开发出超薄微型光学芯片，耦合标准CMOS相机、以图像分析为动力，能逐个计数样品生物分子并定位。 技术基于超表面——覆盖数百万纳米级按特殊方式排列元件的人工材料薄片。特定频率下，这些元件能将光挤压进极小体积，创造超灵敏光学“热点”。光照超表面击中热点分子时，分子立即被检测；分子改变击中它的光波长，自我暴露。 在超表面用不同颜色光、每次用CMOS相机拍照，研究者能计数样品分子数并精知芯片上发生什么。智能数据科学工具分析此过程获得的数百万CMOS像素，识别趋势。研究者演示不仅能检测成像热点处单个生物

科学家演示用人工智能（AI）加速相干X射线散射数据图像重建过程。传统X射线成像技术（如医用X光片）提供细节有限。这催生相干X射线成像方法，能提供材料深处几纳米甚至更高分辨率图像。这些技术无需透镜，通过绕射或散射束流射样品直接到探测器生成X射线图像。 探测器捕获的数据含重建高保真图像所需所有信息，计算科学家用先进算法可做到。这些图像助科学家设计更好电池、制造更耐用材料、开发更好药物疾病治疗。 用计算机从相干散射X射线数据组装图像的过程称作棱镜照相术（ptychography），团队用神经网络学习将数据拉成相干形式——故创新名为PtychoNN。 X射线束击中样品，光绕射散射，样品周围探测器收集光