時序進入秋冬季節(jié)轉(zhuǎn)換期，在PM2.5細(xì)懸浮微粒及源自各工業(yè)區(qū)排放之污染物同時發(fā)威下，已使近來天空逐漸蒙上一層灰色面紗，為免將來...

一、PM2.5細(xì)懸浮微粒發(fā)威、空氣污染威脅加劇

時序進入秋冬季節(jié)轉(zhuǎn)換期，在PM2.5細(xì)懸浮微粒及源自各工業(yè)區(qū)排放之污染物同時發(fā)威下，已使近來天空逐漸蒙上一層灰色面紗，為免將來呼吸新鮮空氣成為一種奢望，目前氣象環(huán)保單位與科技業(yè)界皆已積極致力投入氣體感測技術(shù)研發(fā)，以期透過隨時隨地監(jiān)測身處環(huán)境空氣污染狀態(tài)，進而實時展開應(yīng)變措施，借此確保自身健康與人身安全。

二、環(huán)境污染來源VOCs無所不在

PM2.5系指空氣中氣動粒徑等于或小于2.5微米（μm）的粒狀污物，其形成可分為原生性（primary）及衍生性（secondary），型態(tài)有固態(tài)與液態(tài)，PM2.5之前趨物主要由碳、硫氧化物、氮氧化物、氨、VOCs(固定污染源揮發(fā)性有機物)構(gòu)成，其中VCOs被認(rèn)為是導(dǎo)致室內(nèi)空氣質(zhì)量不佳的主要微量化學(xué)組成成份，相關(guān)有機物對人體健康容易造成慢性、長期的不利影響，產(chǎn)生喉嚨/眼睛刺激過敏、頭昏眼花、頭痛與倦怠感，且長期曝露在VOCs (如甲醛) 下，更可能傷害神經(jīng)系統(tǒng)、助長癌癥發(fā)展與肝腎毒素累積。

整體而言，VOCs環(huán)境污染源可說無所不在，且多以無色無味狀態(tài)存在于環(huán)境周圍，使人們無意間不斷吸入而不自知。除遍布于居家之建材、清潔用品、家俱附帶之黏著劑、地毯塵螨、地板材料之外；廠房與汽車之器具設(shè)備與引擎/發(fā)動機，也常掩藏諸多燃燒物、氧化物等發(fā)射源與各種碳?xì)浠衔?。更有甚者，包括人們每日上班的辦公室，及其所擺置之PC與多功能事務(wù)機，也多蘊含許多苯、苯乙烯、石碳酸…等有毒物質(zhì)，一旦吸入過多VOCs，將明顯影響人體新陳代謝，導(dǎo)致膽固醇過高、肝臟運作狀態(tài)異常、并衍生糖尿病等慢性疾病，而由肺泡所吸吐之有毒氣體，也往往容易長久停留在肺部甚至滲入呼吸系統(tǒng)，對人體造成永久的傷害。

因應(yīng)此一環(huán)境污染對人體健康產(chǎn)生的潛在威脅，也使監(jiān)測各種化學(xué)成份濃度的氣體傳感器應(yīng)運而生，希望針對各種有毒物質(zhì)進行有效監(jiān)測，使人們得以及早因應(yīng)并進行各項防范措施。

圖1、氣體傳感器-開啟消費者健康安全應(yīng)用大未來

數(shù)據(jù)源：IEK整理(2015/11)

三、氣體傳感器-空污防治新利器、開啟消費者健康安全應(yīng)用大未來

舉例而言，未來家中如有過敏體質(zhì)嬰幼兒，可透過加裝氣體傳感器于嬰兒房，監(jiān)測過敏源與塵螨，一旦監(jiān)測到濃度異常，則自行啟動空氣清凈機進行空氣有毒物質(zhì)過濾(見圖1)。而對于常需于浴廁廚房烹飪?yōu)咧彝ブ鲖D，也可透過手持式或嵌入式氣體傳感器，監(jiān)測潛藏于廚具、浴廁、天花板/地板之甲醛、甲苯、丙酮，進而在成份過濃或異常時展開應(yīng)急處理。如家中有獨居老人時，也可安裝CO/CO2傳感器于浴廁周圍，在其衛(wèi)浴過程中因一氧化碳/二氧化碳過濃導(dǎo)致身體不適時，自動開啟全熱交換機進行空氣調(diào)節(jié)與通風(fēng)設(shè)備控制。而對于常需開車上班的家中成員，也可借助加裝氣體傳感器于車內(nèi)椅背，監(jiān)測不易察覺的內(nèi)燃機損壞衍生之有毒氣體外泄，以及早處理避免可能的行車安全疑慮。除此之外，目前也已有業(yè)者開發(fā)出以docking連接器插入智能手機方式的酒精監(jiān)測器，透過對手機呼氣方式于4秒內(nèi)完成酒精濃度檢測，并由專屬APP提供低/中/高層次的警告指標(biāo)。

而在預(yù)防醫(yī)學(xué)與自主建康管理觀念日益普及的年代，未來透過加裝氣體傳感器于智能手機或穿戴裝置，以監(jiān)測新陳代謝率變化并持續(xù)追蹤后續(xù)改善狀況，同時借助量測皮膚丙酮計算燃燒脂肪，或搭配流量計進行呼吸鑒定，皆是氣體傳感器協(xié)助運動紀(jì)錄/健康管理的可能應(yīng)用情境。

除了居家安全健康監(jiān)測之外，氣體傳感器更可進一步將觸角延伸至工安、食品安全與醫(yī)療領(lǐng)域；將小型氣體質(zhì)譜分析系統(tǒng)應(yīng)用于半導(dǎo)體化學(xué)制程控制，監(jiān)測廠區(qū)有毒氣體/制冷劑是否外泄，或?qū)怏w傳感器嵌入RFID標(biāo)簽，監(jiān)測腐敗肉品產(chǎn)生的腐胺和尸胺。更有甚者，由于人類呼吸包含1,000種以上化學(xué)成份，因此未來透過氣體傳感器可有效擷取粒子數(shù)量，以監(jiān)測呼吸中微量化學(xué)成份濃度，借此分析生命體征與疾病征兆；如監(jiān)測氨濃度以判斷肺部疾病、腎衰竭征兆，監(jiān)測異戌二烯濃度判斷疲勞或睡眠呼吸中止癥征兆，監(jiān)測丙酮濃度監(jiān)控糖尿病患者病情變化，監(jiān)測呼氣及體味進行癌癥診斷。

凡此種種，皆顯示出氣體傳感器可觀的發(fā)展前景，及未來有效對抗環(huán)境污染確保人類健康安全的無限潛力。

四、結(jié)論

在物聯(lián)網(wǎng)即將來臨的時代，如何透過遍布各處的傳感器，隨時隨地監(jiān)測環(huán)境異常狀態(tài)，借助傳感器彼此連動與應(yīng)急處理，以達(dá)到充份保障人類生活安全無虞，已成為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用最主要的精神所在?；仡欉^往，量測各種物理量變化的力學(xué)Sensor與磁學(xué)Sensor，已在3C/智能手持裝置發(fā)展鼎盛的年代開創(chuàng)一波空前的市場商機，環(huán)顧手邊的智能手機、游戲機，無不可見透過人機接口感測操控使娛樂生活更便利的成功案例。

而展望未來，人類面對的將是更多環(huán)境安全、食品安全、醫(yī)療安全等社會層面的艱巨挑戰(zhàn)，特別對于無處不在的空氣污染威脅，更需仰賴更多精密的感測技術(shù)來進行有效防范，而具備化學(xué)成份濃度監(jiān)測特性的氣體傳感器，正好符合此一市場的急切需求，可以預(yù)見在不久的將來，此一技術(shù)也將扮演開啟污染防治的關(guān)鍵之鑰，透過更多多重氣體感測技術(shù)的交互運用，使人們得以及早因應(yīng)處理，借此重新找回潔凈環(huán)境，享受人人皆有健康安全的美麗未來。