新型便型气体传感器可有效探测到灾难幸存者

2018-12-04
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摘要 针对灾难救援,近期,一个欧洲研究团队开发出了一项气体传感器新技术,这种传感器重量轻、易携带,由五种传感器组成。其中两种探测湿度和二氧化碳,另外三种传感器可探测如丙酮、氨和异戊二烯等呼吸和皮肤释放出的微量化学物质。

  针对地震或爆炸等灾难救援,近期,来自奥地利、瑞士和塞浦路斯的研究团队开发出了一项新技术,该项技术仅利用经济型传感器,就可在废墟中帮助搜救队发现被困人员。据悉,这种传感器重量轻、易携带,既可让首批搜救者如搜救犬携带,也易安装在无人机上。因此,它可在灾难发生后最宝贵的时段内发现幸存者,这对于幸存者来说意义重大。

  这款小型设备由五种传感器组成。其中两种是探测湿度和二氧化碳的传感器,可直接购于市场。另外三种传感器需要定制,能探测出如丙酮、氨和异戊二烯等呼吸和皮肤释放出的化学物质,哪怕只是微量的、痕量级别的浓度。目前,搜救任务所用设备笨重且昂贵,如果化学物质浓度不够高,就会错失信号,相比之下,新开发的小型设备传感器更实用。


实验装置步骤示意图,资料图

  研究人员称,目前为止,他们已在受困人类的模拟测试中,对传感器进行了测试。实验装置如上图所示:(a)被困志愿者的皮肤和呼吸释放的化学物质积聚在一定体积的房间中。(b)传感器阵列由分别探测氨、丙酮和异戊二烯的三颗化学传感器(掺MoO3的硅、掺WO3的硅和掺ZnO的钛),以及探测湿度和二氧化碳的两颗商用传感器共同组成。同时使用SRI-TOF-MS测量方法进行交叉验证。(c)传感器的外观照片。(d)传感元件由多孔半导体薄膜形成,这些薄膜直接由火焰沉积法形成聚集/聚合金属氧化物。(e)以掺钛ZnO为例的扫描电子显微镜顶部视图。

  测试中,志愿者被关在一个气密性很好的房间里,以积聚他们呼吸和皮肤释放的化学物质。这些传感器通过感应和监测微量的含量仅为十亿分之三的化学物质,从而迅速探测到人类的存在,该传感器性能达到了便携式探测器前所未有的水平。下一步,研究者们计划在与“灾难发生后”类似的环境条件下,对传感器阵列进行现场测试。

  目前该项目成果已发表在美国化学学会杂志《分析化学》上,题为《用传感器阵列嗅探人类》。

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