用传感器阵列嗅探人类

目前，在地震或爆炸等灾难发生后，搜救队寻找幸存者的方式有很多。据麦姆斯咨询报道，近日，来自奥地利、瑞士和塞浦路斯的研究团队为搜救又增添一项强大的新技术，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。

这种传感器重量轻、便于携带，既可以让首批搜救者（如搜救犬）携带，也容易安装在无人机上。因此，它可在灾难发生后最宝贵的时段内发现幸存者，这对于幸存者的生死具有决定性的意义。瑞士苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）的工艺工程教授Sotiris Pratsinis向我们描述：“在地震发生后，许多受害者被困在倒塌的建筑物下，急需快速救助。因为在最初的几个小时里，存活率会随着时间的推移急剧下降。目前，搜救犬是城市搜索和救援不可或缺的重要帮手，因为它们具备从废墟中嗅出被困人类的独特能力。

然而，搜救犬的适用范围和体力都是有限的，同时它们对压力非常敏感。因此，我们开发了一款手掌大小、价格低廉的传感器阵列，该传感器可通过嗅出人类的化学特征来探测幸存者。”该团队推出的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。另外三种传感器是需要定制的，能够探测出如丙酮、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（trace-level）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。Pratsinis继续补充道：“到目前为止，我们已在受困人类的模拟测试中对传感器进行了测试。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微量的化学物质（含量仅为十亿分之三）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。”

实验装置如图所示：

（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。