時序進入秋冬季節轉換期，由東北季風帶來之中國大陸PM_2.5細懸浮微粒及源自各工業區排放之汙染物同時發威下，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，目前氣象環保單位與科技業界皆已積極致力投入氣體感測技術研發，以期透過隨時隨地偵測身處環境空氣汙染狀態，進而即時展開應變措施，藉此確保自身健康與人身安全。

PM_2.5係指空氣中氣動粒徑等於或小於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），型態有固態與液態，PM_2.5之前趨物主要由碳、硫氧化物、氮氧化物、氨、VOCs(固定汙染源揮發性有機物)構成，其中VCOs被認為是導致室內空氣品質不佳的主要微量化學組成成份，相關有機物對人體健康容易造成慢性、長期的不利影響，產生喉嚨/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，更可能傷害神經系統、助長癌症發展與肝腎毒素累積。

整體而言，VOCs環境汙染源可說無所不在，且多以無色無味狀態存在於環境週遭，使人們無意間不斷吸入而不自知。除遍布於居家之建材、清潔用品、家俱附帶之黏著劑、地毯塵蟎、地板材料之外；廠房與汽車之器具設備與引擎/發動機，也常掩藏諸多燃燒物、氧化物等發射源與各種碳氫化合物。更有甚者，包括人們每日上班的辦公室，及其所擺置之PC與多功能事務機，也多蘊含許多苯、苯乙烯、石碳酸…等有毒物質，一旦吸入過多VOCs，將明顯影響人體新陳代謝，導致膽固醇過高、肝臟運作狀態異常、並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，對人體造成永久的傷害。

因應此一環境汙染對人體健康產生的潛在威脅，也使偵測各種化學成份濃度的氣體感測器應運而生，希望針對各種有毒物質進行有效偵測，使人們得以及早因應並進行各項防範措施。

圖1、氣體感測器-開啟消費者健康安全應用大未來
資料來源：工研院IEK整理(2015/11)

舉例而言，未來家中如有過敏體質嬰幼兒，可透過加裝氣體感測器於嬰兒房，偵測過敏源與塵蟎，一旦偵測到濃度異常，則自行啟動空氣清淨機進行空氣有毒物質過濾(見圖1)。而對於常需於浴廁廚房烹飪灑掃之家庭主婦，也可透過手持式或嵌入式氣體感測器，偵測潛藏於廚具、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急處理。如家中有獨居老人時，也可安裝CO/CO₂感測器於浴廁週遭，在其衛浴過程中因一氧化碳/二氧化碳過濃導致身體不適時，自動開啟全熱交換機進行空氣調節與通風設備控制。而對於常需開車上班的家中成員，也可藉由加裝氣體感測器於車內椅背，偵測不易察覺的內燃機損壞衍生之有毒氣體外洩，以及早處理避免可能的行車安全疑慮。除此之外，目前也已有業者開發出以docking連接器插入智慧手機方式的酒精偵測器，透過對手機呼氣方式於4秒內完成酒精濃度檢測，並由專屬APP提供低/中/高層次的警告指標。

而在預防醫學與自主建康管理觀念日益普及的年代，未來透過加裝氣體感測器於智慧手機或穿戴裝置，以偵測新陳代謝率變化並持續追蹤後續改善狀況，同時藉由量測皮膚丙酮計算燃燒脂肪，或搭配流量計進行呼吸鑑定，皆是氣體感測器協助運動紀錄/健康管理的可能應用情境。

除了居家安全健康偵測之外，氣體感測器更可進一步將觸角延伸至工安、食安與醫療領域；將小型氣體質譜分析系統應用於半導體化學製程控制，偵測廠區有毒氣體/製冷劑是否外洩，或將氣體感測器嵌入RFID標籤，偵測腐敗肉品產生的腐胺和屍胺。更有甚者，由於人類呼吸包含1,000種以上化學成份，因此未來透過氣體感測器可有效擷取粒子數量，以偵測呼吸中微量化學成份濃度，藉此分析生命體徵與疾病徵兆；如偵測氨濃度以判斷肺部疾病、腎衰竭徵兆，偵測異戌二烯濃度判斷疲勞或睡眠呼吸中止症徵兆，偵測丙酮濃度監控糖尿病患者病情變化，偵測呼氣及體味進行癌症診斷。

凡此種種，皆顯示出氣體感測器可觀的發展前景，及未來有效對抗環境汙染確保人類健康安全的無限潛力。

在物聯網即將來臨的時代，如何透過遍佈各處的感測器，隨時隨地偵測環境異常狀態，藉由感測器彼此連動與應急處理，以達到充份保障人類生活安全無虞，已成為IoT應用最主要的精神所在。回顧過往，量測各種物理量變化的力學Sensor與磁學Sensor，已在3C/智慧手持裝置發展鼎盛的年代開創一波空前的市場商機，環顧手邊的智慧手機、遊戲機，無不可見透過人機介面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境安全、食品安全、醫療安全等社會層面的艱鉅挑戰，特別對於無處不在的空氣汙染威脅，更需仰賴更多精密的感測技術來進行有效防範，而具備化學成份濃度偵測特性的氣體感測器，正好符合此一市場的急切需求，可以預見在不久的將來，此一技術也將扮演開啟汙染防治的關鍵之鑰，透過更多多重氣體感測技術的交互運用，使人們得以及早因應處理，藉此重新找回潔淨環境，享受人人皆有健康安全的美麗未來。

（本文作者為工研院IEK ITIS計畫產業分析師）

更新日期：2020-04-08