高精度NTC热敏电阻器取得的新进展

　　“温度” ，在国际单位中，是7个最基本的物理量之一。在我们身边，在各行各业，非常多的地方都有测温的需要！特别是随着科技的发展，人们生活品质的提高，“温度”这一物理量，也越来越受到重视和关注。也有了涉及到温度的越来越多的应用。

　　在对“温度”关注度越来越高的同时，对温度的测量精度也在不断提高，生物医药、医疗电子、智能穿戴、科学试验、环境监测等方面，从之前对温度测量精度高于0.1℃、0.2℃提升到测温精度高于0.01℃甚至高于0.005℃，产生了很多新的应用。

　　1、在核酸检测中：如果咽拭子检测样本中病毒数量很少，可能只有1个病毒，由于数量过少，光学荧光检测不到，导致新冠检测结果假阴性。因此，需要经过DNA/RNA扩增（克隆/复制）后才能进行分析和检测。目前普遍采用以下两种扩增技术：①聚合酶链反应（PCR,RT-PCR）、②环介导等温扩增（LAMP）。例如，通过PCR将这1个病毒DNA片段扩增成数十亿个，然后再做核酸光学荧光，无论咽拭子中病毒量如何，只要有病毒就能被检测出来，因此核酸检测结果的准确性大大增加。PCR的这三个关键步骤如下：

　　第一步，变性(Denaturing)：将温度升高至94-95℃，连接双链DNA的氢键被打开，DNA双链变成两条单链DNA(母链)；

　　第二步，退火(Annealing stage)：将温度下降至50-56℃，加入热稳定的DNA聚合酶（Taq）和脱氧核苷三磷酸（dNTPs）。DNA引物(Primer)结合到已打开的DNA单链上目标扩增序列的特定位置。

　　第三步，延长(Elongation)：温度重新升高至72℃，以DNA两条单链作为模板母链，DNA引物带领DNA聚合酶将dNTPs放置在正确的位置上将子链DNA延长。自此，一条双链DNA变成了两条双链DNA。

　　重复此循环过程，很快可产生数十亿个DNA拷贝。在PCR的这三步中，除了加入正确的primer，最为重要的成功因素就是调控准确的温度。

　　使用高精度测温元件作为PID温度控制模块的传感器，可以为PID温度控制模块提供优异的实时测温值，从而保证PID温控器可以精确地实现控温。达到±0.01℃的高精度测温元件，测温精确，灵敏度高，大大提高了核酸检测结果的准确性，缩短了核酸检测时间，使核酸检测更快、更便捷。

　　2、在乳房肿瘤早期预防中：因乳腺是受多种激素调控的外分泌器官，可能因各种因素的干扰而发生一些病理性变化，导致乳腺疾病。目前对乳腺疾病的常规检查方法仍然是临床普查，主要包括X射线、超声和核磁共振等影像技术，其诊断依据是组织的形态学改变，可探测的肿瘤已经发展到具有一定大小的形态学结构。但这种情况下乳腺肿瘤一般已经发展到中晚期。所以乳腺癌等乳腺疾病的早期预防非常重要。

　　因乳房肿瘤组织温度略高于周围正常组织的温度。通过特制的智能胸罩，利用密布的高精度测温元件的胸部贴片，如果局部乳房温度有异常，就可以进行报警，实现肿瘤的早期诊断。智能胸罩包括胸部贴片、微珠状热敏电阻器、微处理器和连接带，胸部贴片用于包容乳房，所述微珠状热敏电阻器以乳头点为中心，蛛网状阵列于胸部贴片上接近乳房一侧的表面；微处理器设于胸部贴片之间的连接带上，微珠状高精度测温元件的输出端与微处理器的接收端通过导线连接，微处理器的发射端与控制终端无线连接，信号由微珠状热敏电阻器导线传输至微处理器，再无线传输至控制终端；控制终端用于分别监测微珠状热敏电阻在蛛网纬丝方向和纵丝方向的阵列点的乳房温度，并判定是否存在乳房温度异常点，最后对异常点区域进行显示和警报。智能胸罩对乳腺肿瘤及其它乳腺疾病可以做到早预警、早诊断、早治疗，且穿戴方便，监测长效，检测精度高，成本较低。

　　3、在特定自然环境监测中，有时对温度的监测精度要求极高，如湖水的监测、森林温度的监测、冰川温度的监测等，甚至达到0.001度（千分之一度），所以就要有更高精度的仪器设备来实现对特定温度的监测。在这些高精度的仪器设备中，就要用到高精度高精度测温元件做为温度传感器的感温元件，以达到高精度测量的目的。

　　目前，市场上有很多的用于测温的元件，情况如下：

　　NTC（Negative Temperature Coefficient）热敏电阻器是指随温度上升电阻减小、具有负温度系数特点的热敏电阻器。它是以锰(Mn)、钴(Co)、镍(Ni)、铁(Fe)、铜(Cu)和铝(Al)等金属氧化物为主要材料，采用陶瓷工艺制造而成。

　　NTC热敏电阻器的阻值与温度的关系是近似符合指数函数规律的，并可做出电阻-温度特性曲线，阻值与温度成一一对应的关系，利用NTC热敏电阻器的这一阻温特性，可由测量电阻值而推算出温度的高低，它是NTC热敏电阻器测温的基础。

　　目前测温型NTC热敏电阻器常用的是采用电桥和单片机测量的方法。

　　我们将测温区间在-55℃～300℃，测温精度高于0.05℃的测温型NTC热敏电阻器，称之为高精度NTC热敏电阻器。与0.05℃对应的NTC热敏电阻器阻值精度是0.15%～0.25%。

　　南京时恒电子科技有限公司围绕新需求，对精密测温高精度NTC热敏电阻器从以下四个方面进行了长期的深入研究，取得了一定的进展。

　　一、NTC热敏电阻器的稳定性；

　　二、NTC热敏电阻器的一致性；

　　三、NTC热敏电阻器阻值、B值与测温区间的匹配度；

　　四、NTC热敏电阻器的高精度测量。

　　后期我司将会对以上四个方面，讲述我司高精度NTC热敏电阻器的新进展，敬请期待！
 

　　审核编辑：鄢孟繁