物聯網百家爭鳴 氣體感測發展看俏
2017年03月19日 04:10 許郁文
「你知道全球每天只有不到1成人能呼吸乾淨的空氣嗎？」根據2016年世界衛生組織公布報告，全球每10人中，超過9人每天呼吸的是髒空氣，1年甚至有約700萬人是因空氣汙染而死亡。為了讓民眾從隨身使用的智慧手持與穿戴裝置，即時偵測當地的空氣汙染，數位氣體感測器成為個人環境互動應用市場的重要應用。
一般人僅知道空氣汙染會引發肺部和呼吸道疾病，卻不知道空氣汙染對心臟疾病和癌症亦有密不可分的關係，包括一氧化碳、氮氧化物及硫氧化物等，皆可視為現今環境氣體汙染的原凶。有效追溯廢氣源為改善空汙的必要治本手段，現行環境中雖然有監測空氣品質裝置，但多半數量有限，或因體積太大不易移動，無法滿足小區域廢氣排放源的追溯定位需求。
因此，如能讓每人攜帶數位氣體感測裝置，隨時隨地偵測周遭有害氣體，並將資料即時上傳，搭配雲端的空汙大數據資料庫，就能透過資訊分享或即時警示讓其他人獲得資訊，展開當下或事前防範，打造一條龍式的個人化空汙解決方案。
為了完成這項目標，工研院在經濟部技術處的支持下開發「數位多氣體感測器」，利用微機電技術，將氣體感測功能與機構系統整合於微小化晶片，再從控制晶片量測氣體的電阻變化，並即時將訊號轉變為數位化的氣體濃度。另外，研發團隊也利用極速微機電加熱器與溫控操作，配合優化的高絕熱感材技術，即可大幅提升感測時的穩定性、靈敏度與準確性。
隨著氣體感測器為了導入物聯網時代及應用在攜帶或穿戴式智慧裝置，尺寸、準確度就成了研發單位最在意的細節。未來，隨著感測商品市場化的門檻愈來愈高，氣體感測器如何讓使用者即時監控與量測，並延伸擴大至其他複合式感測功能，將成為業者勝出的關鍵因素。
例如，搭配整合其他溫溼度感測器，開發具多種感測功能的環境感測器，可應用於家居、工廠或空氣中有害氣體的偵測警示與監控，外接隨插隨用式產品則可利用外接電源，在車內、辦公室等空間使用。
相關的氣體偵測技術還可開發檢測瓦斯外洩的一氧化碳、空氣汙染的二氧化硫及氧化氮、人際關係的呼氣口臭偵測（硫化氫氣體）等等感測元件，應用商機範圍極廣。
根據市調公司Yole預估，微型氣體感測器在手機與穿戴式應用的需求量，在2021年可望達4億個，顯示產業正處於欣欣向榮、百家爭鳴的起飛階段。工研院微系統中心現已規劃將技術轉移國內產業，並通過高低溫信賴性測試，同時也積極與國外材料大廠合作，加速並落實超低濃度氣體感測器的開發與應用。（本文作者為工研院智慧微系統科技中心組長）
附圖：智慧感測應用中，氣體感測發展看俏。「多功能環境感測暨控制模組」，是可攜式居家環境品質監測裝置的關鍵元件。圖／工研院提供
資料來源：http://www.chinatimes.com/newspapers/20170319000109-260204
