氣體感測元件之新興應用

刊登日期:2015/11/5
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革命性之應用與市場前景
氣體感測器元件不是一個新技術與產品,目前已經廣泛地應用在既有的用途上,如工廠設備之安全監控、危害環境之環境檢測、室內外空氣品質的監控、特定危險場所之從業人員如煤礦礦工的頭罩、氣體濃度校驗設備等。前述應用情境之氣體感測器的設計,有氣體檢測高精準度、連續外接市電電源供應、無氣體感測模組裝載之空間限制、特定用途、專業從業人員或設備專用等的應用需求與特性。

但隨著使用者對環境安全和個人健康意識的逐漸抬頭,以及應用於個人隨身環境/生理/健康資訊息息相關的潮流產品,正如火如荼地被廣泛的使用者所接納與採用,其中最具典型與代表性的無非為智慧手機、穿戴式裝置、平板電腦等相關之消費性產品,氣體感測器與前述消費性產品之結合,正符合時代潮流的應用趨勢,同時也給氣體感測器元件帶來了一個全新的產品應用領域與技術革命,因為前述消費性產品市場,對於氣體感測元件之應用技術要求與市場消費族群是完全不同且為嶄新的市場區塊,對於氣體感測元件來說,可說是一個革命性的轉變。
 
由市場的角度來看, 首先整理全球各大知名之市調公司或產經研究單位,對於穿戴式裝置產品市場的前景看法。工研院 IEK 在 2014 年預估全球到 2018年時之穿戴式裝置出貨量,將可達 1.91 億台,而總產值可達 206億美元,相關穿戴式產品市場產值與產量預估如圖二所示。

調查研究機構 Gartner 預測,2014年穿戴式裝置商機將會大爆發,以健身與健康為主的穿戴式裝置成長規模將會最大,出貨量可望達到 3,500萬件,2020年穿戴式裝置出貨量更將達到2億件,產值約為 2,600億美元。除此之外,國際數據資訊( IDC )在 2015年的報導指出,2015年全球在穿戴式裝置產品的出貨量預估約可達 72.1 百萬台,相對於 2014年約成長了 173.3 百分比。
 

圖二、穿戴式產品市場產值與產量預估
 
穿戴式裝置應用
以一般之構成元素來看,穿戴式裝置產品基本上是由吊掛結構與感測元件兩個核心架構組成,就以目前之設計概念/產品應用情境來說,其中的感測元件可涵蓋環境感測、生理感測與動作感知。在環境感測部分,能透過環境感測元件感知來了解使用者目前所在的空氣環境條件,以提供相關之提示功能,含溫/溼度感測、光線感測、氣味感測等等,其中氣味感測則為氣體感測元件上擔任主要的角色。
 
由於穿戴式裝置一般被歸類於消費性產品,會購買該產品的對象為一般的普羅大眾而非特定之專業技術從業人員,就以使用者角度來看,買得起、使用方便(可直接整入穿戴式裝置內)與合用的感測精準度,是消費者最大的使用意願考量,因此氣體感測器在穿戴式裝置產品上,其展現功能的規格主要以提示特定氣體濃度為主。
 
微機電氣體感測元件
考量到如智慧手機或穿戴式裝置等消費性產品之特質,氣體感測元件如果要滿足前述產品之應用需求,則必須要符合下列至少三個技術特徵:低成本、小尺寸與低耗電。由於消費性產品的客戶群為一般的普羅大眾,自然可以理解到任何一個新功能,在加入原有的智慧手機或穿戴式裝置後不能增加過高的成本,因為要消費者買得起,進而願意消費購買使用。從這個角度來看,目前之電化學式/光學式/光離子式的氣體感測元件便無法有發展的空間;氣體感測元件直接整入智慧手機或穿戴式裝置可增加使用者的便利性  ……以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。
 
表一、目前全球微機電氣體感測元件的產品比較
 
作者:陳榮泰、葉建南、張金生、許仲毅/工研院南分院
★本文節錄自「工業材料雜誌」347期,更多資料請見下方附檔。

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