通過高精度傳感器監測周圍環境的CO2和溫濕度參數

阿爾卑斯阿爾派株式會社(TOKYO：6770，總裁兼首席執行官：Toshihiro Kuriyama，總部：東京，下稱“阿爾卑斯阿爾派”)開發一款用于監測周圍環境的二氧化碳(CO2)濃度和溫濕度參數的高精度空氣環境傳感器模塊。通過監控餐飲店和娛樂場所等地點中的室內通風情況和溫濕度，從而為新冠疫情防控作貢獻。該模塊除了CO2和溫濕度傳感器，還將集成用于檢測PM2.5、揮發性有機化合物(VOC)和酒精的傳感器。我們將繼續開展市場調查，將其推廣至有助于遏制全球變暖的白色家電節能功能和有助于安全出行的防駕駛員瞌睡功能等廣泛的用途。該產品計劃于2022年開始量產。

研發背景

雖然新冠病毒疫苗開發有所進展，但是全球疫情未見平息跡象。日本厚生勞動省(Ministry of Health, Labour and Welfare)指出：在發現群體感染的場所均存在三個共同特征 - “處于通風差的密閉空間”、“多人聚集”、“近距離(相互伸手可及的距離)交談或發聲”。為了有效防控，在餐飲店、娛樂場所等人員聚集的經營場所，將限制人數、縮短營業時間、酒精消毒、測量體溫等，并確保通風。

特別在通風方面，如果門窗始終敞開保持通風，那么室內的溫濕度將會受到干擾，從而可能導致居住環境的舒適度受到影響。但是另一方面，如果以調節溫濕度為主進行定期通風，問題是難以判斷通風水平是否真的能夠有效防止病毒傳播。因此，掌握最佳通風時機所需的高精度CO2傳感器以及將受通風干擾的溫濕度恢復至舒適狀態所需的高精度溫濕度傳感器的需求越來越大。

傳感器技術領域是阿爾卑斯阿爾派的優勢所在，至今已開發出檢測CO2、溫濕度以及氣壓、荷載、電流等參數變化的傳感器，被用于汽車、消費類電子、智能手機、工業設備等多種多樣的產品中。利用這方面的專業知識和經驗，阿爾卑斯阿爾派開發了這款空氣環境傳感器模塊，助力于新冠疫情防控。

研發概況

此次發布的空氣環境傳感器模塊是我們與Sensirion合作開發的產品※1。該模塊可高精度檢測周圍環境中的CO2濃度和溫濕度水平。在維持舒適室內空間的同時，為防止新冠病毒蔓延作貢獻。

目前市面上的CO2傳感器廣泛應用的是非分散紅外線吸收方式(NDIR : Non-Dispersive Infrared absorption spectroscopy)，其原理是根據紅外線發射機與接收機之間CO2分子吸收的紅外線變化量來確定CO2濃度。傳感器的大尺寸是一個問題，因為檢測精度取決于紅外線的路徑長度。另外在NDIR中，還存在著裝配設計時或產品運輸時紅外線輸出軸錯位導致發生檢測誤差的風險。

而本模塊搭載的CO2傳感器采用光聲光譜技術(PAS : Photo Acoustic Spectroscopy)(參見以下圖1)。工作原理是通過話筒采集CO2分子接觸到發射紅外線而發出的振動聲來檢測CO2濃度。由于檢測精度無需依靠紅外線的路徑長度，因此實現高精度測量的同時，傳感器尺寸得以大幅度縮小，僅為10.1 × 10.1 × 6.5mm。除此之外，由于無需像NDIR傳感器一樣在紅外線發射機的對面配置檢測器，因此不會受到外部沖擊的影響，穩定性更高。

阿爾卑斯阿爾派運用多年傳感器開發中積累起來的專業知識和經驗，可根據客戶的要求，除了為客戶提供CO2和溫濕度傳感器外，還可集成VOC和酒精傳感器供選擇。在減少客戶端裝配設計人工的同時，可根據用途進行功能添加以滿足多樣化的需求。

Sensirion

NDIR傳感器與PAS傳感器的尺寸比較

圖1

關于前景

該模塊除了用于餐飲店和娛樂場所的通風監控以外，還將用于白色家電的節能功能和防駕駛員瞌睡功能等各種用途，我們將在日本國內以及全球開展市場調查，爭取在2023年度內實現銷售額超過10億日元的目標。通過該模塊的市場部署，創造出對抗新冠病毒傳播、遏制全球變暖、為人們的安全出行作貢獻等受人類與地球歡迎的新價值。