Seit dem Aufkommen von Sensoren sind diese zu wesentlichen Infrastrukturgeräten der digitalen Gesellschaft geworden, da sie dem Menschen geholfen haben, an Informationen zu gelangen, die früher schwer oder gar nicht zugänglich waren. Vom Smartphone bis zu intelligenten Sprachgeräten, vom Kraftwerk bis zum Industriesystem sind Sensoren zu erweiterten Organen geworden, die den Menschen mit Maschinen und der natürlichen Umgebung verbinden.
Mit der Entwicklung von Sensoren und der damit verbundenen Software- und Hardwaretechnologien wie Datenspeicherung, Energiespeicherung, neuen Materialien und Netzwerkinfrastrukturausrüstung sowie den kontinuierlich sinkenden Kosten werden die Anwendungsszenarien für Sensoren immer vielfältiger.
Acht Trends für die Zukunft
In Zukunft werden in unserem Leben mehr Sensoren auftauchen. Sie werden kleiner, billiger, genauer, flexibler, verbrauchssparender und umweltfreundlicher. Gleichzeitig können sie mehr Arten von Daten erfassen und in mehr neue Technologien integriert werden.
1.Medizinische Anwendung
Derzeit werden Sensoren im Gesundheitsbereich hauptsächlich für den Unterhaltungs- und Wohnbereich und nicht für den medizinischen Bereich verwendet. In Zukunft werden mehr medizinische Füllstandssensoren zugelassen und unter strenger Aufsicht für medizinische Zwecke verwendet.
Mit der Miniaturisierung von Laborsystemen und der zunehmenden Entwicklung neuer Technologien zur Erkennung biologischer Gefahrenstoffe werden tragbare Sensoren zu echten Geräten auf medizinischem Niveau und nicht mehr nur für den Alltag und die Unterhaltung. Medizinische Tests werden einfacher, da ein Gerät mehr Substanzen analysieren kann und weniger Probenvolumen erforderlich ist, wie etwa bei der Untersuchung des Gesundheitszustands durch Schweiß- und Tränentests.
Schluckbare Pillen sind eine Anwendung der Miniaturisierung von Laborsystemen. Viele Gesundheitstechniker verwenden bereits schluckbare Sensoren anstelle der traditionellen Endoskopie, um das Leiden der Patienten zu verringern. Es gibt auch Technologieunternehmen, die schluckbare oder implantierbare Pillen entwickeln, die über einen langen Zeitraum kontinuierlich im Körper verabreicht werden können und so die tägliche Behandlung der Patienten erleichtern.
2.Bessere Sensorik und mehr Daten
Zukünftige Sensoren werden in der Lage sein, menschliche Organe effizienter zu erfassen und komplexe Signale wie biologische Gefahren, Gerüche, Materialdruck, Krankheitserreger, Korrosion usw. zu erkennen, zu verarbeiten und zu analysieren. Diese hochentwickelten Sensoren sind beispielsweise nicht nur in der Lage, eine große Anzahl einzelner Analyten (z. B. Kohlendioxid) zu erkennen, sondern auch jede einzelne Komponente eines Geruchs zu entschlüsseln.
Darüber hinaus gibt es noch die sogenannten Smart Motes, mikroskopische, vibrationsbetriebene Sensoren, die alles überwachen können, von Schlachtfeldern über Hochhäuser bis hin zu verstopften Arterien.
3. Kleinere Größe, geringere Kosten
Durch den Einsatz neuer Plattformen und Materialien können Hersteller kleinere Sensoren herstellen, die über die gleichen Fähigkeiten wie elektronische Komponenten im Millimeter- und Mikrowellenbereich verfügen. Und durch den geringeren Einsatz von Silizium und den verstärkten Einsatz neuer Plattformen werden die Kosten gesenkt.
Auf lange Sicht bieten selbstkalibrierende Sensoren große Vorteile, da sich Wartungshäufigkeit und -zeit verringern und damit die Kosten senken lassen. Darüber hinaus werden selbstwartende Sensoren vor allem in Katastrophen- und Gefahrenszenarien häufiger zum Einsatz kommen.
4. Höhere Genauigkeit
Derzeit befindet sich die Forschung zur kollaborativen Mehrkanal-Spektrumsensierung noch in der Anfangsphase. Wenn sie in Zukunft ausgereift ist, wird sie eine viel genauere Datenüberwachung ermöglichen als Einkanalsensoren.
Sensoren mit höherer Genauigkeit, Reaktionszeit und Reproduzierbarkeit werden im medizinischen Bereich einen größeren Anwendungsbereich finden und leistungsfähigere Funktionen erfüllen.
5. Flexibler
Flexible Sensoren sind eine der wichtigsten Richtungen der Zukunft. Derzeit befinden sich flexible Sensoren, PH-Sensoren, Ionensensoren und Biosensoren noch in der frühen Entwicklungsphase und werden in Zukunft weitere Anwendungen finden, beispielsweise in künstlicher Haut, tragbaren Sensoren und Mikrobewegungssensoren.
Durch Mikrodraht-Technologie und Magnetfelder kann der Sensor haardünn und dennoch elastisch sein, benötigt keine Stromversorgung und kann Temperatur, Druck, Zug, Spannung, Torsion und Position berührungslos messen.
6. Geringerer Stromverbrauch
Derzeit sind die meisten Sensoren nicht stromsparend, da sie auch dann aktiv bleiben, wenn sie nicht arbeiten. In Zukunft können Sensoren intelligenter sein und durch bestimmte Bedingungen aktiviert werden, sodass sie aktiv bleiben und im Ruhezustand fast keinen Verbrauch aufweisen.
Darüber hinaus kann der Sensor für einen längeren Betrieb Energie aus der Umgebung gewinnen, beispielsweise können Bewegung, Druck, Licht oder der Wärmeunterschied zwischen Patient und Raumluft als Energiequelle für den Sensor dienen.
7.Umweltfreundlicher
In Zukunft werden umweltfreundliche und biologisch abbaubare Sensoren immer beliebter.
Beispielsweise können Sensoren bakterienbetriebene, abbaubare Batterien auf Papierbasis verwenden, die in Bereichen wie der landwirtschaftlichen Flächenbewirtschaftung, der Umweltüberwachung, der Lebensmittelüberwachung oder der medizinischen Erkennung eingesetzt werden können, ohne die Umwelt zu verschmutzen.
8. Komplexere und bessere Integration
Sensoren werden durch Koordinationsarbeit noch komplexer. Sensorgruppen können die Arbeit zwischen den einzelnen Sensoren koordinieren und Arbeitsziel und -standort durch den Betrieb eines Selbstlernsystems bestätigen.
Darüber hinaus wird die Einführung verschiedener neuer Technologien auch die Vielfalt der Sensoren erhöhen. So können Sensoren beispielsweise mithilfe der Lasertechnologie die Zusammensetzung von Substanzen anhand ihrer einzigartigen Spektren erkennen. Time-of-Flight-Sensoren messen die Entfernung zwischen zwei Objekten anhand von Infrarotlichtimpulsen. Piezoelektrische Sensoren aus Materialien wie Kristallen, Spezialkeramiken, Knochen, DNA, Proteinen usw. können besser auf äußeren Druck und latente Wärme reagieren.
