智能型气体传感器

据美国媒体报道，美国密歇根大学研究人员正在开发一种便携式可调节的二维微型气体（气相）色谱仪，能识别并检测化学气体成分，更加灵敏智能，可用于探测爆炸物、化学武器挥发气体，还能通过病人的呼吸诊断病情，侦查矿井是否安全等。仪器也非常节能，对矿井作业和偏僻地区医疗室具有很大优势。相关论文近日发表在《分析化学》杂志上。 该校生物医学工程系教授范旭东(音译)解释说，挥发气体中的各种成分就像一团团微小的云重叠在一起，检测之前要把它们分开，而在挥发性混合气体中，要识别各种成分非常困难。目前大部分传感器是让混合气体依次通过两个试管（仪器信息网注：这里可能是指色谱微柱），第一个试管内涂有一层聚合物，会减缓较重分子速度，大致把各种气体按重量分开。 研究人员正在开发的传感器在分离各种化学成分方面更有效。让气体先通过第一个试管获得初步线索，然后用一个泵和压缩机从第一个试管中收集气体，间隔规律地送入第二个试管中，进行第二道检测。第二个试管内涂有一层极化聚合物，一端带正电另一端带负电，会减慢那些被极化了的气体分子的速度，未极化的分子能以更快速度通过。根据这些信息，研究人员就能识别出气体中的化学成分。再给这套系统加上一个决策装置并连接计算机，通过计算机能看到各种化学成分逐步分离的整个过程。 在决策装置引导下，一小团云完全通过后，压缩机才能再次运作，这种方法能让同一种分子聚集在一起，分析数据更容易。第二道检测过程还可以增加一个轮换试管，让气体更快通过，此时决策装置还充当&ldquo 接线员&rdquo ，当一个试管正&ldquo 忙&rdquo 时就把气体送入另一个试管。这样气体从第一个试管出来进入二道检测试管时就不会停顿。 二道检测试管还可以专门定做，用不同涂层做成各种长度的试管来分离特殊气体，比如一种专用分子&ldquo 热线&rdquo ，可以探测某些特殊分子。范旭东说：&ldquo 如果怀疑某地有化学武器泄露，我们就送一批这种专用分子&lsquo 热线&rsquo 过去，能极灵敏地识别出这些成分。&rdquo 目前，研究小组已经证明了新装置能在两个检测试管之间分配气体，智能传感器能识别包含20种不同成分的化学气体，以及植物释放的混合物成分。 无论是探查爆炸物、化学武器，还是监测矿井安全，对于化学气体检测仪器而言，最重要的一条就是灵敏度。如果不能迅速准确地检查出目标物，即使是再尖端的技术也可以说意义不大。本文介绍的这套仪器一方面能使不同分子尽可能分开并分别聚集，另一方面通过轮换试管和定做试管的方式使检测过程更加高效和具有针对性，这些都是强化灵敏度的关键因素。与此同时，这种仪器似乎并不复杂，也大大提高了它作为实用技术进行推广的可能性。

据美国科学促进会网站5月2日(北京时间)报道，美国密歇根大学研究人员正在开发一种便携式可调节的二维微型气体色谱仪，能识别并检测化学气体成分，更加灵敏智能，可用于探测爆炸物、化学武器挥发气体，还能通过病人的呼吸诊断病情，侦查矿井是否安全等。仪器也非常节能，对矿井作业和偏僻地区医疗室具有很大优势。相关论文近日发表在《分析化学》杂志上。 　　该校生物医学工程系教授范旭东(音译)解释说，挥发气体中的各种成分就像一团团微小的云重叠在一起，检测之前要把它们分开，而在挥发性混合气体中，要识别各种成分非常困难。目前大部分传感器是让混合气体依次通过两个试管，第一个试管内涂有一层聚合物，会减缓较重分子速度，大致把各种气体按重量分开。 　　研究人员正在开发的传感器在分离各种化学成分方面更有效。让气体先通过第一个试管获得初步线索，然后用一个泵和压缩机从第一个试管中收集气体，间隔规律地送入第二个试管中，进行第二道检测。第二个试管内涂有一层极化聚合物，一端带正电另一端带负电，会减慢那些被极化了的气体分子的速度，未极化的分子能以更快速度通过。根据这些信息，研究人员就能识别出气体中的化学成分。再给这套系统加上一个决策装置并连接计算机，通过计算机能看到各种化学成分逐步分离的整个过程。 　　在决策装置引导下，一小团云完全通过后，压缩机才能再次运作，这种方法能让同一种分子聚集在一起，分析数据更容易。第二道检测过程还可以增加一个轮换试管，让气体更快通过，此时决策装置还充当“接线员”，当一个试管正“忙”时就把气体送入另一个试管。这样气体从第一个试管出来进入二道检测试管时就不会停顿。 　　二道检测试管还可以专门定做，用不同涂层做成各种长度的试管来分离特殊气体，比如一种专用分子“热线”，可以探测某些特殊分子。范旭东说：“如果怀疑某地有化学武器泄露，我们就送一批这种专用分子‘热线’过去，能极灵敏地识别出这些成分。” 　　目前，研究小组已经证明了新装置能在两个检测试管之间分配气体，智能传感器能识别包含20种不同成分的化学气体，以及植物释放的混合物成分。

table width=" 633" cellspacing=" 0" cellpadding=" 0" border=" 1" align=" center" tbody tr style=" height:25px" class=" firstRow" td style=" border: 1px solid windowtext padding: 0px 7px " width=" 132" height=" 25" p style=" line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" 成果名称 /span /p /td td colspan=" 3" style=" border-color: windowtext windowtext windowtext currentcolor border-style: solid solid solid none border-width: 1px 1px 1px medium border-image: none 100% / 1 / 0 stretch padding: 0px 7px " valign=" bottom" width=" 501" height=" 25" p style=" text-align:center line-height:150%" strong span style=" line-height:150% font-family:宋体" 智能型水质采样器 /span /strong /p /td /tr tr style=" height:25px" td style=" border-color: currentcolor windowtext windowtext border-style: none solid solid border-width: medium 1px 1px border-image: none 100% / 1 / 0 stretch padding: 0px 7px " width=" 132" height=" 25" p style=" line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" 单位名称 /span /p /td td colspan=" 3" style=" border-color: currentcolor windowtext windowtext currentcolor border-style: none solid solid none border-width: medium 1px 1px medium padding: 0px 7px " width=" 501" height=" 25" p style=" line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" 北京市水科学技术研究院 /span /p /td /tr tr style=" height:25px" td style=" border-color: currentcolor windowtext windowtext border-style: none solid solid border-width: medium 1px 1px border-image: none 100% / 1 / 0 stretch padding: 0px 7px " width=" 132" height=" 25" p style=" line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" 联系人 /span /p /td td style=" border-color: currentcolor windowtext windowtext currentcolor border-style: none solid solid none border-width: medium 1px 1px medium padding: 0px 7px " width=" 168" height=" 25" p style=" line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" 张书函 /span /p /td td style=" border-color: currentcolor windowtext windowtext currentcolor border-style: none solid solid none border-width: medium 1px 1px medium padding: 0px 7px " width=" 161" height=" 25" p style=" line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" 联系邮箱 /span /p /td td style=" border-color: currentcolor windowtext windowtext currentcolor border-style: none solid solid none border-width: medium 1px 1px medium padding: 0px 7px " width=" 172" height=" 25" p style=" line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" bjzhangshuhan@126.com /span /p /td /tr tr style=" height:25px" td style=" border-color: currentcolor windowtext windowtext border-style: none solid solid border-width: medium 1px 1px border-image: none 100% / 1 / 0 stretch padding: 0px 7px " width=" 132" height=" 25" p style=" line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" 成果成熟度 /span /p /td td colspan=" 3" style=" border-color: currentcolor windowtext windowtext currentcolor border-style: none solid solid none border-width: medium 1px 1px medium padding: 0px 7px " width=" 501" height=" 25" p style=" line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" □正在研发& nbsp & nbsp □已有样机& nbsp & nbsp □通过小试& nbsp & nbsp √通过中试& nbsp & nbsp □可以量产 /span /p /td /tr tr style=" height:25px" td style=" border-color: currentcolor windowtext windowtext border-style: none solid solid border-width: medium 1px 1px border-image: none 100% / 1 / 0 stretch padding: 0px 7px " width=" 132" height=" 25" p style=" line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" 合作方式 /span /p /td td colspan=" 3" style=" border-color: currentcolor windowtext windowtext currentcolor border-style: none solid solid none border-width: medium 1px 1px medium padding: 0px 7px " width=" 501" height=" 25" p style=" line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" √技术转让& nbsp & nbsp & nbsp √技术入股& nbsp & nbsp & nbsp □合作开发& nbsp & nbsp & nbsp □其他 /span /p /td /tr tr style=" height:47px" td colspan=" 4" style=" border-color: currentcolor windowtext windowtext border-style: none solid solid border-width: medium 1px 1px border-image: none 100% / 1 / 0 stretch padding: 0px 7px " width=" 633" height=" 47" p style=" line-height:150%" strong span style=" line-height:150% font-family: 宋体" 成果简介： /span /strong /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/cc8b8d5b-49ad-430a-8c6e-580c730cb141.jpg" title=" 14.jpg" style=" width: 400px height: 533px " width=" 400" vspace=" 0" hspace=" 0" height=" 533" border=" 0" / /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" 针对雨水采集时间、雨量等不确定性的特点，单纯依靠人工采集会造成大量的人力物力消耗，为此我们研制出一款智能型水质采样器。其采用自主研发的雨量与水位双控制传感器触发启动技术，用户可根据降雨量大小、水位或水头差控制仪器按照设定的采样间隔采集24瓶样品。同时仪器还可利用短接插头将传感器触发启动模式屏蔽，而用于地表水、企业排放水等排放口的自动采样。无论是用于雨水采样还是排放口取样，仪器都具有时间控制采样量和流量计控制采样量两种模式，并且这两种模式下采样间隔都可根据用户需要任意设置。 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" 雨量和水位传感器主要原理是通过浮球液位开关，根据雨量的大小和水位高低控制仪器的启动。雨量和水位传感器配合使用不仅可以避免雨水口偷排污水或溢流等外因触发水位传感器启动，而且还可以防止雨量传感器因进水或其他不可控人为因素而触发启动。同时仪器具有每采集一瓶样品后的管路自动排空功能。这两项技术既保证了雨水样品的准确性又确保了所采水样具有代表性。 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" 为满足城市初期雨水流量大、聚集时间短、水质变化快等特点，仪器的采样间隔设置以秒为单位，每个样品之间可任意设置时间间隔，方便用户研究初期雨水水质状况及规律。 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" 仪器功耗低，内置24V直流高容量可充电锂电池，采用晶体硅太阳能供电方式。使用中无需铺设线缆、无需交流供电，无需人员值守，安全环保可靠性强，完全满足连续雨水样品的采集。不仅节省了大量的人力和能源，还不产生电费。同时仪器还配有220V交流电充电插孔，充一次电完全满足临时采样要求。 /span /p p style=" line-height:150%" strong span style=" line-height:150% font-family: 宋体" 主要技术指标： /span /strong /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" 触发启动方式：雨量、水位单一或共同启动模式。 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" 显示方式：5.4英寸液晶触摸屏，人性化程序设定，操作简便快捷。 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" 采样间隔：1-9999s可调。 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" 样品瓶个数：24 瓶（一次采样量）。 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" 样品瓶容量：100-1000mL可调。 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" 垂直吸程：6米（配增压装置）。 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" 水平吸程：10米。 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" 自记忆采样时间：每组数据记录采样泵启动及停止的年、月、日、时、分、秒，用户可通过内存卡将数据导出、查阅。 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" 工作电压：24VDC。 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" 外形尺寸：430*430*570 mm。 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" 重量：约30kg。 /span /p p style=" line-height:150%" strong span style=" line-height:150% font-family: 宋体" 技术特点： /span /strong /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" 手机远程遥控一键开关，控制仪器的启动与停止。 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" 用户可选取雨量、水位传感器控制仪器的开启模式。 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" 可采用时间或流量编程采样量分装样品。 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" 配置220V交流电和24V太阳能直流电充电接口，满足市内及野外采样。 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" 内部时钟自记忆采样过程，用户可通过内存卡读取数据。 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" 配有远程监控摄像头，通过手机可方便地实时监控采样器周围环境。 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" 不仅适用于雨水井、雨水口、道路雨水径流等采样，还适用于工业污染源排放口、江、河、湖、海等水样的自动采集。 /span /p /td /tr tr style=" height:75px" td colspan=" 4" style=" border-color: currentcolor windowtext windowtext border-style: none solid solid border-width: medium 1px 1px border-image: none 100% / 1 / 0 stretch padding: 0px 7px " width=" 633" height=" 75" p style=" line-height:150%" strong span style=" line-height:150% font-family: 宋体" 应用前景： /span /strong /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" 目前国内雨水采集基本靠人工采样，人身安全危险性大。而传统的水质采样器无法满足雨水采样的要求。我单位推出的智能型自动采样器避免了降雨时间、降雨量等不确定因素，利用雨量及水位双控制传感器自启动采样，极大地减少了人力物力的投入，并保证了采样的精确性。市场上现有的仪器用途都较单一，并且都是市电供电方式，地域局限性大。智能型水质采样器充电方式采用内置24V充电式锂电池不仅适合临时采样，同时还可与太阳能板连接适合于野外无电源场所，使用范围广。而且仪器还可用于地表水和污水采样、对水源进行监测、开展污染源调查及总量控制，可谓是一机多用，市场空间大。 /span /p /td /tr tr style=" height:72px" td colspan=" 4" style=" border-color: currentcolor windowtext windowtext border-style: none solid solid border-width: medium 1px 1px border-image: none 100% / 1 / 0 stretch padding: 0px 7px " width=" 633" height=" 72" p style=" line-height:150%" strong span style=" line-height:150% font-family: 宋体" 知识产权及项目获奖情况： /span /strong /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" 目前智能型水质采样器已获得国家专利，专利号：ZL201720745546.9。 /span /p /td /tr /tbody /table p br/ /p