这是三个由苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)研发的气味传感器的照片 Credit: ETH Zurich / Andreas Güntner
训练有素的搜救犬仍是最好的救灾工作者——它们灵敏的鼻子帮助它们找到被雪崩或地震掩埋的人。正如所有的生物一样,搜救犬也需要时不时休息。它们也不是可以在受灾地区立即开展救援:搜救队需要从很远的地方赶过来。
然而,在苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)由Sotiris Pratsinis(过程工程教授)带领的研究人员新的探测器,始终可供使用。科学家们之前已经研发出了很小且极其敏感的气体传感器,用于探测丙酮、氨和异戊二烯——所有我们通过呼吸或皮肤排出的低浓度的代谢产物。现在研究人员在一个设备中结合了这些传感器再加上两个用于探测二氧化碳和水分的传感器。
化学“指纹”
正如奥地利和塞浦路斯的合作科学家们在实验室测试中显示的那样,这些传感器的结合在搜救被困人员时十分有用。研究人员使用多恩比恩因斯布鲁克大学呼吸研究所(the University of Innsbruck's Institute for Breath Research in Dornbirn)的实验室模拟被困环境。每个志愿者在这个房间中待两小时。
“针对不同化学物质的传感器的组合是十分重要的,因为单个化学物质可能来自于人体之外的来源。比方说二氧化碳,可以来自于被困的人,也可能来自于火源。” Andreas Güntner,一个在Pratsinis的研究小组中的博士后,也是该研究(发表在Analytical Chemistry 杂志)的主要作者,解释说。传感器的组合为科学家提供了有被困人员存在的可靠信号。
适用于交通不便地区
研究也表明我们通过呼吸和皮肤释放出的物质之间也有差异。“丙酮和异戊二烯是我们通过呼吸释放的物质的典型物质。然而,氨通常由皮肤排出。”ETH的教授Pratsinis说。在模拟被困环境中,实验者带着呼吸面罩。在实验的第一部分,呼出的气体被直接导出实验室;第二部分中,呼出气体被留在实验室。这可以帮助科学家创建分开的呼吸释放和皮肤释放模型。
ETH科学家的气体传感器的大小和小型计算机芯片相当。“它们和大多数离子迁移光谱仪一样敏感,而光谱仪价值数千瑞士法郎,大小和一个手提箱一样。” Pratsinis说。“我们易于操作的传感器组合是迄今最小、最便宜的设备,并且用于探测被困人员足够敏感。下一步,我们将在实际情况下测试它,看看它是不是适用于在地震或雪崩后的搜救工作。”
使用麦克风和摄像头的电子设备已经在地震后的搜救工作中使用了。但它们只能帮助定位可以被听到和可以被看到的被困者。ETH科学家们的想法是用化学传感器完善这些资源。他们现在正在寻找工业伙伴或是投资者来支持机器原型的制造。无人机和机器人也可以配备气体传感器,使难以达到或不能进入的地方也可以被搜索到。进一步可能的应用包括检测偷渡者和人口贩运
时间:2018年5月16日
来源:ETH Zurich