台灣自主研發氣體感測器可望催生平價「電子鼻」

2019-01-09
作者 Judith Cheng, EE Times Taiwan

台灣的成功大學研發團隊,在科技部的經費補助下開發出IC型態的複合式氣體感測器,號稱具備同時量測空氣中五種污染物質,以及高靈敏度、高反應速度以及低成本等多項具市場潛力的優勢。

在機器擁有不輸人類的觸覺與視覺功能之後,能準確偵測氣體/氣味、又能與可攜式或可穿戴式裝置整合的「電子鼻」,已成為全球感測器技術領域的最新熱門研發目標;而台灣的成功大學研發團隊,在科技部的經費補助下開發出IC型態的複合式氣體感測器,號稱具備同時量測空氣中五種污染物質,以及高靈敏度、高反應速度以及低成本等多項具市場潛力的優勢。

該氣體感測器是由成大教授李俊璋、王振興與張守進三位教授所率領,橫跨環醫、電機與微電子等科系之團隊,經過四年努力產出的研發結晶,能在單一元件上同時偵測揮發性有機化合物(VOCs)、甲醛(HCHO)、臭氧(O3)、一氧化碳(CO)與二氧化碳(CO2)等五種對人體健康危害最大的空氣污染物,並結合物聯網(IoT)、雲端大數據分析、行動App等技術,實現能提供即時預警的可攜式/穿戴式空氣品質監測裝置。

除了一般消費性應用的空氣品質偵測裝置,成大團隊也與成大醫院醫師/醫學院教授王志堯合作,以自主研發的氣體感測器為基礎,開發出氣喘病患專用穿戴式偵測器。成大電機系教授張守進表示,根據世界衛生組織(WHO)的統計,全球罹患氣喘(哮喘)的人數高達3.2億,台灣也有不少民眾受氣喘困擾、甚至因此致命;藉由類似駕駛人酒精濃度測試的非侵入式(吹氣式)呼吸檢測裝置了解患者肺部健康狀況,再結合空氣品質偵測數據參考,能即時提供用藥警訊預防氣喘嚴重發作,而可攜式裝置能支援居家照護、自我檢測,也大幅提升病患生活品質。

張守進指出,此氣喘偵測裝置結合用以偵測患者呼吸中一氧化氮(NO)濃度(為氣喘發作安全性指標,可偵測20ppb ±5%之NO濃度)的薄膜式氣體感測器,還有壓力感測器(可偵測320L/min ±5%吹氣壓力)、MEMS加熱器(讓薄膜溫度升高以激發氣體與薄膜表面產生化學變化),以及瑞昱(Realtek)的Ameba物聯網通訊模組,能以Wi-Fi或藍牙將感測資料傳送到手機或雲端,提供醫師與患者長期追蹤。成大研發團隊表示,此氣喘偵測裝置已經通過成大醫院IRB的人體試驗程序,期望能與產業界有進一步的合作推向市場。

成大開發的氣體感測器除了能實現醫療保健用途的氣喘偵測裝置,也能實現公共場所或一般消費者居家常備,也可隨身攜帶的空氣品質偵測裝置。成大電機系教授王振興的團隊負責為氣體感測器開發專屬行動應用程式,以及進行感測器系統與物聯網平台整合,並建置雲端空氣品質資料庫,以因應落實環保署「室內空氣品質管理法」及後續開發空氣品質大數據分析應用服務之需求;他表示:「空氣品質感測器也能與像是Amazon Echo等家用語音助理結合,或是提供Line訊息推播服務,讓消費者享受智慧化的健康生活。」

成大團隊除了與光寶科技(Liteon)合作進行感測器IC封裝與測試,並與物聯網模組供應商瑞昱、研華(Advantech),以及成宇工業、鈺祥公司、瀚平顧問公司、台灣奈米碳素等系統整合業者與材料業者合作,期望加速該氣體感測器技術的產品化。專長生產醫用等級奈米碳管等薄膜材料的台灣奈米碳素董事長蔡群賢表示,「電子鼻」將會是智慧型手機的下一個殺手級應用,也成為世界各國業者關注的焦點技術,台灣本地業者若能結合資源與相關研發能量,有機會在全球市場佔據競爭優勢、贏得商機。

活動簡介
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