全球最小的颗粒物传感器，帮助监测空气质量
2016-08-27 09:35:37   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

UIC研究员Igor Paprotny（左二）、研究助手Omid Mahdavipour（左一）、John Sabino（左三）以及Dorsa Fahimi（右一）展示全球最小的颗粒物传感器

据麦姆斯咨询报道，伊利诺伊大学芝加哥分校工程学院和公共卫生学院的研究人员正在开展一项合作研究，该研究可帮助收集周围环境的污染数据，使空气质量检测变得更容易。

该校电气和计算机工程助理教授Igor Paprotny与环境和职业健康科学教授Lisa Brosseau，正共同努力使Paprotny及其团队所开发的微型传感器广泛应用于社区和工作场所。

空气质量检测

芝加哥是美国哮喘死亡率最高的城市之一，芝加哥不同社区内儿童的哮喘发病率有很大差异，这是为什么呢？

我们认为这可能与社区附近的空气质量有关。

Paprotny计划将整个城市作为他的实验室，招募社区“平民科学家（citizen-scientists）”，利用其研究团队开发的微型传感器来收集各地的环境污染数据。

Paprotny的团队正在研发一款能够连接手机，外形尺寸仅有存储卡大小的颗粒物传感器

Paprotny领导的气体微流控团队成员来自：伊利诺伊大学芝加哥分校（UIC）、劳伦斯伯克利国家实验室、阿贡国家实验室、加州大学伯克利分校以及一位来自美国环保局的科学家。该研究小组正在开发一款存储器大小的颗粒物传感器, 该传感器能测量佩戴者周围空气中的危害污染物，并将数据传输至连接的智能手机中。

Paprotny说：“目前测量空气颗粒污染物的仪器，其尺寸与一台烤箱或者台式电脑差不多。”

空气颗粒污染物的由微粒、酸性液滴、有机化学品、金属、土壤或灰尘等组成。据美国环保署称，空气颗粒污染物的大小与其致病风险相关联，其尺寸越小危害越大。10微米(PM10）以下的颗粒物（尺寸大约为人类头发直径的八分之一）可以穿过喉咙，进入肺部，引发严重的健康问题。

Paprotny继续说：“当颗粒物尺寸小到2.5微米（PM2.5）以下时，它们的危害更大，可以进入人体肺部深处，人体无法通过自然途径避免这些颗粒物的‘入侵’。由于颗粒物尺寸‘太大’，人体的免疫系统无法处理它们，但它们的尺寸又小到足以深入人体的呼吸系统。”

美国环保署已多次降低人体暴露允许极限，但我们还需要更多的数据。我们团队开发的微型传感器不仅方便携带，还提高了测量精度，降低了成本。Paprotny说：“我们的传感器是目前唯一能检测颗粒物重量并提供质量浓度的全球最小传感器。该传感器批量生产后，预计制造成本为20美元/个，预计该传感器的需求量将很大。我们正与芝加哥环保组织探讨合作，希望最终招募平民科学家来佩戴这些微型传感器。随着这些移动的微型传感器在整个城市中穿梭，我们便能构建城市的污染地图并收集污染数据。”

工作场所的空气颗粒物污染危害

工业卫生学家Brosseau认为Paprotny的传感器能为她工作的领域带来了变革，其传感器能够检测识别工作场所中的有害物质，实现对工作人员暴露接触的有效控制。

工业卫生学家Lisa Brosseau

过去，工作场所中的危害物是由检测人员携带笨重的设备进行检测，随后还需要对数据进行人工分析。

Brosseau认为Igor团队开发的微型传感器非常有意思，它们的传感器非常微小，并且含有一个内置微泵，所以不再需要过去检测方法中的其它工具，使用时可以把它夹在衣领上。

Brosseau建议以该微型传感器为基础，开发可穿戴设备，例如将传感器嵌入项链或者耳环内。Brosseau说：“这些传感器能随时获取数据，它们能促进全民科学的理念。我们可以为工作场所的工作人员提供这种可穿戴设备，这些设备能随时告知工作人员，他们所接触的空气中含有什么颗粒物，而无需像过去那样等待两周才能获得检测结果。”

凭借更快的环境检测结果反馈，研究人员可根据收集的血压、症状等更多生理数据，来研究颗粒物接触与人体健康之间的影响关系。

Brosseau认为这实现了流行病学的即时检测研究，或将切实改变我们的世界。

Paprotny说：“这款微型传感器可以帮助人们做出有利于他们健康的选择。这款连接手机的便携传感器设备，可以帮助我们检测周围的空气，并告诉我们出行是否安全。我们期待周围的空气是清洁的，但往往并非如此。”