औद्योगिक सुरक्षा से लेकर स्वास्थ्य प्रबंधन तक बहु-क्षेत्रीय अनुप्रयोग

इंटरनेट ऑफ़ थिंग्स और कृत्रिम बुद्धिमत्ता जैसी तकनीकों के तेज़ी से विकास के साथ, गैस सेंसर, जो "विद्युत पाँच इंद्रियाँ" के रूप में जाना जाने वाला एक महत्वपूर्ण संवेदन उपकरण है, अभूतपूर्व विकास के अवसरों को अपना रहा है। औद्योगिक विषाक्त और हानिकारक गैसों की प्रारंभिक निगरानी से लेकर चिकित्सा निदान, स्मार्ट होम, पर्यावरण निगरानी और अन्य क्षेत्रों में इसके व्यापक अनुप्रयोग तक, गैस सेंसर तकनीक आज एकल कार्य से बुद्धिमत्ता, लघुकरण और बहुआयामीता की ओर एक गहन परिवर्तन के दौर से गुज़र रही है। यह लेख गैस सेंसर की तकनीकी विशेषताओं, नवीनतम शोध प्रगति और वैश्विक अनुप्रयोग स्थिति का व्यापक विश्लेषण करेगा, विशेष रूप से चीन और संयुक्त राज्य अमेरिका जैसे देशों में गैस निगरानी के क्षेत्र में विकास के रुझानों पर ध्यान केंद्रित करते हुए।

गैस सेंसरों की तकनीकी विशेषताएँ और विकास के रुझान

एक कनवर्टर के रूप में जो किसी विशिष्ट गैस के आयतन अंश को संबंधित विद्युत संकेत में परिवर्तित करता है, गैस सेंसर आधुनिक संवेदन तकनीक में एक अनिवार्य और महत्वपूर्ण घटक बन गया है। इस प्रकार के उपकरण डिटेक्शन हेड के माध्यम से गैस के नमूनों को संसाधित करते हैं, जिसमें आमतौर पर अशुद्धियों और हस्तक्षेप करने वाली गैसों को छानना, सुखाने या प्रशीतन उपचार जैसे चरण शामिल होते हैं, और अंततः गैस सांद्रता की जानकारी को मापने योग्य विद्युत संकेतों में परिवर्तित किया जाता है। वर्तमान में, बाजार में विभिन्न प्रकार के गैस सेंसर उपलब्ध हैं, जिनमें अर्धचालक प्रकार, विद्युत रासायनिक प्रकार, उत्प्रेरक दहन प्रकार, अवरक्त गैस सेंसर और फोटोआयनीकरण (पीआईडी) गैस सेंसर आदि शामिल हैं। इनमें से प्रत्येक की अपनी विशेषताएं हैं और नागरिक, औद्योगिक और पर्यावरण परीक्षण क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

स्थिरता और संवेदनशीलता गैस सेंसरों के प्रदर्शन के मूल्यांकन के दो मुख्य संकेतक हैं। स्थिरता किसी सेंसर की मूल प्रतिक्रिया की उसके संपूर्ण कार्य समय के दौरान बनी रहने की क्षमता को दर्शाती है, जो शून्य अपवाह और अंतराल अपवाह पर निर्भर करती है। आदर्श रूप से, निरंतर कार्य स्थितियों में उच्च-गुणवत्ता वाले सेंसरों के लिए, वार्षिक शून्य अपवाह 10% से कम होना चाहिए। संवेदनशीलता, सेंसर के आउटपुट में परिवर्तन और मापे गए इनपुट में परिवर्तन के अनुपात को दर्शाती है। विभिन्न प्रकार के सेंसरों की संवेदनशीलता में काफी भिन्नता होती है, जो मुख्यतः उनके द्वारा अपनाए गए तकनीकी सिद्धांतों और सामग्री के चयन पर निर्भर करती है। इसके अलावा, चयनात्मकता (अर्थात, क्रॉस-सेंसिटिविटी) और संक्षारण प्रतिरोध भी गैस सेंसरों के प्रदर्शन के मूल्यांकन के लिए महत्वपूर्ण मानदंड हैं। पूर्व मिश्रित गैस वातावरण में सेंसर की पहचान क्षमता निर्धारित करता है, जबकि उत्तरार्द्ध उच्च सांद्रता वाले लक्षित गैसों में सेंसर की सहनशीलता से संबंधित है।

गैस सेंसर तकनीक के वर्तमान विकास में कई स्पष्ट रुझान दिखाई दे रहे हैं। सबसे पहले, नई सामग्रियों और नई प्रक्रियाओं का अनुसंधान और विकास निरंतर गहरा रहा है। पारंपरिक धातु ऑक्साइड अर्धचालक पदार्थ जैसे ZnO, SiO₂, Fe₂O₃, आदि परिपक्व हो गए हैं। शोधकर्ता रासायनिक संशोधन विधियों के माध्यम से मौजूदा गैस-संवेदनशील सामग्रियों का डोपिंग, संशोधन और सतह-संशोधन कर रहे हैं, और साथ ही सेंसर की स्थिरता और चयनात्मकता को बढ़ाने के लिए फिल्म निर्माण प्रक्रिया में सुधार कर रहे हैं। इसी समय, मिश्रित और संकर अर्धचालक गैस-संवेदनशील सामग्रियों और बहुलक गैस-संवेदनशील सामग्रियों जैसी नई सामग्रियों के विकास को भी सक्रिय रूप से आगे बढ़ाया जा रहा है। ये सामग्रियां विभिन्न गैसों के प्रति उच्च संवेदनशीलता, चयनात्मकता और स्थिरता प्रदर्शित करती हैं।

सेंसरों की बुद्धिमत्ता एक और महत्वपूर्ण विकास दिशा है। नैनो तकनीक और पतली फिल्म तकनीक जैसी नई सामग्री तकनीकों के सफल अनुप्रयोग के साथ, गैस सेंसर अधिक एकीकृत और बुद्धिमान होते जा रहे हैं। सूक्ष्म-यांत्रिक और सूक्ष्म-इलेक्ट्रॉनिक तकनीक, कंप्यूटर तकनीक, सिग्नल प्रोसेसिंग तकनीक, सेंसर तकनीक और दोष निदान तकनीक जैसी बहु-विषयक एकीकृत तकनीकों का पूरी तरह से लाभ उठाकर, शोधकर्ता पूरी तरह से स्वचालित डिजिटल बुद्धिमान गैस सेंसर विकसित कर रहे हैं जो एक साथ कई गैसों की निगरानी कर सकते हैं। चीन के विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय में अग्नि विज्ञान की राज्य कुंजी प्रयोगशाला के एसोसिएट प्रोफेसर यी जियानक्सिन के अनुसंधान समूह द्वारा हाल ही में विकसित एक रासायनिक प्रतिरोध-क्षमता प्रकार का बहुचर सेंसर इस प्रवृत्ति का एक विशिष्ट प्रतिनिधि है। यह सेंसर एक ही उपकरण द्वारा कई गैसों और अग्नि विशेषताओं का त्रि-आयामी पता लगाने और सटीक पहचान करने में सक्षम है।

सारणीकरण और एल्गोरिथम अनुकूलन पर भी अधिक ध्यान दिया जा रहा है। एकल गैस सेंसर की व्यापक-स्पेक्ट्रम प्रतिक्रिया समस्या के कारण, जब एक साथ कई गैसें मौजूद होती हैं, तो इसमें हस्तक्षेप का खतरा होता है। एक सारणी बनाने के लिए कई गैस सेंसर का उपयोग करना पहचान क्षमता में सुधार के लिए एक प्रभावी समाधान बन गया है। पता लगाई गई गैस के आयामों को बढ़ाकर, सेंसर सारणी अधिक संकेत प्राप्त कर सकती है, जो अधिक मापदंडों का मूल्यांकन करने और निर्णय और पहचान की क्षमता में सुधार करने के लिए अनुकूल है। हालाँकि, जैसे-जैसे सारणी में सेंसर की संख्या बढ़ती है, डेटा प्रोसेसिंग की जटिलता भी बढ़ती जाती है। इसलिए, सेंसर सारणी का अनुकूलन विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। सारणी अनुकूलन में, सहसंबंध गुणांक और क्लस्टर विश्लेषण जैसी विधियों को व्यापक रूप से अपनाया जाता है, जबकि प्रमुख घटक विश्लेषण (पीसीए) और कृत्रिम तंत्रिका नेटवर्क (एएनएन) जैसे गैस पहचान एल्गोरिदम ने सेंसर की पैटर्न पहचान क्षमता को बहुत बढ़ाया है।

तालिका: मुख्य प्रकार के गैस सेंसरों के प्रदर्शन की तुलना

सेंसर का प्रकार, कार्य सिद्धांत, फायदे और नुकसान, सामान्य जीवनकाल

अर्धचालक-प्रकार के गैस अवशोषण में अर्धचालकों के प्रतिरोध को बदलने की लागत कम होती है, प्रतिक्रिया तीव्र होती है, चयनात्मकता कम होती है, तथा 2-3 वर्षों तक तापमान और आर्द्रता का इस पर बहुत अधिक प्रभाव पड़ता है।

विद्युत-रासायनिक गैस रेडॉक्स अभिक्रियाओं से होकर धारा उत्पन्न करती है, जिसमें अच्छी चयनात्मकता और उच्च संवेदनशीलता होती है। हालाँकि, इलेक्ट्रोलाइट का घिसाव सीमित होता है और इसका जीवनकाल 1-2 वर्ष (द्रव इलेक्ट्रोलाइट के लिए) होता है।

उत्प्रेरक दहन प्रकार की दहनशील गैस के दहन से तापमान में परिवर्तन होता है। यह विशेष रूप से दहनशील गैस का पता लगाने के लिए डिज़ाइन किया गया है और लगभग तीन वर्षों तक केवल दहनशील गैस पर ही लागू होता है।

अवरक्त गैसें विशिष्ट तरंगदैर्ध्य के अवरक्त प्रकाश को अवशोषित करने में उच्च परिशुद्धता रखती हैं, विषाक्तता उत्पन्न नहीं करतीं, लेकिन इनकी लागत अधिक होती है तथा ये 5 से 10 वर्षों तक अपेक्षाकृत बड़ी मात्रा में कार्य करती हैं।

फोटोआयनीकरण (पीआईडी) पराबैंगनी फोटोआयनीकरण में वीओसी के गैस अणु का पता लगाने के लिए उच्च संवेदनशीलता होती है और यह 3 से 5 वर्षों तक यौगिकों के प्रकारों में अंतर नहीं कर सकता है

यह ध्यान देने योग्य है कि यद्यपि गैस सेंसर तकनीक ने उल्लेखनीय प्रगति की है, फिर भी यह कुछ सामान्य चुनौतियों का सामना कर रही है। सेंसर का जीवनकाल कुछ क्षेत्रों में उनके अनुप्रयोग को सीमित करता है। उदाहरण के लिए, अर्धचालक सेंसर का जीवनकाल लगभग 2 से 3 वर्ष होता है, विद्युत-रासायनिक गैस सेंसर का जीवनकाल इलेक्ट्रोलाइट हानि के कारण लगभग 1 से 2 वर्ष होता है, जबकि ठोस-अवस्था इलेक्ट्रोलाइट विद्युत-रासायनिक सेंसर का जीवनकाल 5 वर्ष तक पहुँच सकता है। इसके अलावा, बहाव संबंधी समस्याएँ (समय के साथ सेंसर प्रतिक्रिया में परिवर्तन) और संगति संबंधी समस्याएँ (एक ही बैच के सेंसरों के प्रदर्शन में अंतर) भी गैस सेंसरों के व्यापक अनुप्रयोग को प्रतिबंधित करने वाले महत्वपूर्ण कारक हैं। इन समस्याओं के समाधान के लिए, शोधकर्ता एक ओर, गैस-संवेदनशील सामग्रियों और विनिर्माण प्रक्रियाओं में सुधार के लिए प्रतिबद्ध हैं, और दूसरी ओर, वे उन्नत डेटा प्रोसेसिंग एल्गोरिदम विकसित करके माप परिणामों पर सेंसर बहाव के प्रभाव की भरपाई या दमन कर रहे हैं।

गैस सेंसरों के विविध अनुप्रयोग परिदृश्य

गैस सेंसर तकनीक सामाजिक जीवन के हर पहलू में व्याप्त हो गई है। इसके अनुप्रयोग परिदृश्य पारंपरिक औद्योगिक सुरक्षा निगरानी के दायरे से बहुत आगे निकल गए हैं और चिकित्सा स्वास्थ्य, पर्यावरण निगरानी, स्मार्ट होम और खाद्य सुरक्षा जैसे कई क्षेत्रों में तेज़ी से फैल रहे हैं। विविध अनुप्रयोगों का यह चलन न केवल तकनीकी प्रगति द्वारा लाई गई संभावनाओं को दर्शाता है, बल्कि गैस पहचान की बढ़ती सामाजिक माँग को भी दर्शाता है।

औद्योगिक सुरक्षा और खतरनाक गैस निगरानी

औद्योगिक सुरक्षा के क्षेत्र में, गैस सेंसर एक अपूरणीय भूमिका निभाते हैं, खासकर रासायनिक इंजीनियरिंग, पेट्रोलियम और खनन जैसे उच्च जोखिम वाले उद्योगों में। चीन की "खतरनाक रसायनों के सुरक्षित उत्पादन के लिए 14वीं पंचवर्षीय योजना" में स्पष्ट रूप से रासायनिक औद्योगिक पार्कों से विषाक्त और हानिकारक गैसों के लिए एक व्यापक निगरानी और पूर्व चेतावनी प्रणाली स्थापित करने और बुद्धिमान जोखिम नियंत्रण प्लेटफार्मों के निर्माण को बढ़ावा देने की आवश्यकता है। "औद्योगिक इंटरनेट प्लस कार्य सुरक्षा कार्य योजना" भी पार्कों को गैस रिसाव जैसे जोखिमों की वास्तविक समय निगरानी और समन्वित प्रतिक्रिया प्राप्त करने के लिए इंटरनेट ऑफ थिंग्स सेंसर और एआई विश्लेषण प्लेटफॉर्म तैनात करने के लिए प्रोत्साहित करती है। इन नीतिगत रुझानों ने औद्योगिक सुरक्षा के क्षेत्र में गैस सेंसर के अनुप्रयोग को बहुत बढ़ावा दिया है।

आधुनिक औद्योगिक गैस निगरानी प्रणालियों ने कई तकनीकी मार्ग विकसित किए हैं। गैस क्लाउड इमेजिंग तकनीक, छवि में पिक्सेल ग्रे स्तरों में परिवर्तन के रूप में गैस द्रव्यमान को दृश्यमान रूप से प्रस्तुत करके गैस रिसाव का दृश्यीकरण करती है। इसकी पहचान क्षमता रिसाव वाली गैस की सांद्रता और आयतन, पृष्ठभूमि तापमान अंतर और निगरानी दूरी जैसे कारकों से संबंधित है। फूरियर ट्रांसफॉर्म इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी तकनीक अकार्बनिक, कार्बनिक, विषाक्त और हानिकारक सहित 500 से अधिक प्रकार की गैसों की गुणात्मक और अर्ध-मात्रात्मक निगरानी कर सकती है, और एक साथ 30 प्रकार की गैसों का स्कैन कर सकती है। यह रासायनिक औद्योगिक पार्कों में जटिल गैस निगरानी आवश्यकताओं के लिए उपयुक्त है। ये उन्नत तकनीकें, पारंपरिक गैस सेंसर के साथ मिलकर, एक बहु-स्तरीय औद्योगिक गैस सुरक्षा निगरानी नेटवर्क बनाती हैं।

विशिष्ट कार्यान्वयन स्तर पर, औद्योगिक गैस निगरानी प्रणालियों को राष्ट्रीय और अंतर्राष्ट्रीय मानकों की एक श्रृंखला का पालन करने की आवश्यकता होती है। चीन के "पेट्रोकेमिकल उद्योग में ज्वलनशील और विषाक्त गैसों का पता लगाने और अलार्म के लिए डिज़ाइन मानक" GB 50493-2019 और "खतरनाक रसायनों के प्रमुख खतरनाक स्रोतों की सुरक्षा निगरानी के लिए सामान्य तकनीकी विनिर्देश" AQ 3035-2010 औद्योगिक गैस निगरानी 26 के लिए तकनीकी विनिर्देश प्रदान करते हैं। अंतरराष्ट्रीय स्तर पर, OSHA (संयुक्त राज्य अमेरिका के व्यावसायिक सुरक्षा और स्वास्थ्य प्रशासन) ने गैस का पता लगाने के मानकों की एक श्रृंखला विकसित की है, जिसमें सीमित स्थान संचालन से पहले गैस का पता लगाने और यह सुनिश्चित करने की आवश्यकता होती है कि हवा में हानिकारक गैसों की सांद्रता 610 के सुरक्षित स्तर से नीचे है। NFPA (संयुक्त राज्य अमेरिका के राष्ट्रीय अग्नि सुरक्षा संघ) के मानक, जैसे NFPA 72 और NFPA 54, ज्वलनशील गैसों

चिकित्सा स्वास्थ्य और रोग निदान

चिकित्सा एवं स्वास्थ्य क्षेत्र गैस सेंसरों के लिए सबसे आशाजनक अनुप्रयोग बाज़ारों में से एक बनता जा रहा है। मानव शरीर से निकलने वाली साँस की गैस में स्वास्थ्य स्थितियों से संबंधित बड़ी संख्या में बायोमार्कर होते हैं। इन बायोमार्करों का पता लगाकर, रोगों की शीघ्र जाँच और निरंतर निगरानी की जा सकती है। झेजियांग प्रयोगशाला के सुपर परसेप्शन रिसर्च सेंटर के डॉ. वांग डि की टीम द्वारा विकसित हैंडहेल्ड ब्रीदिंग एसीटोन डिटेक्शन डिवाइस इस अनुप्रयोग का एक विशिष्ट प्रतिनिधि है। यह डिवाइस गैस-संवेदनशील पदार्थों के रंग परिवर्तन का पता लगाकर मानव द्वारा छोड़ी गई साँस में एसीटोन की मात्रा को मापने के लिए एक रंगमिति तकनीक का उपयोग करता है, जिससे टाइप 1 मधुमेह का शीघ्र और दर्द रहित पता लगाया जा सकता है।

जब मानव शरीर में इंसुलिन का स्तर कम होता है, तो यह ग्लूकोज को ऊर्जा में परिवर्तित नहीं कर पाता और वसा को तोड़ देता है। वसा के टूटने के बाद, एसीटोन एक उप-उत्पाद के रूप में श्वसन के माध्यम से शरीर से बाहर निकल जाता है। डॉ. वांग दी ने बताया कि 1. पारंपरिक रक्त परीक्षणों की तुलना में, यह श्वास परीक्षण विधि बेहतर निदान और उपचारात्मक अनुभव प्रदान करती है। इसके अलावा, टीम एक "दैनिक रिलीज़" पैच एसीटोन सेंसर विकसित कर रही है। यह कम लागत वाला पहनने योग्य उपकरण त्वचा से निकलने वाली एसीटोन गैस को चौबीसों घंटे स्वचालित रूप से माप सकता है। भविष्य में, कृत्रिम बुद्धिमत्ता तकनीक के साथ संयोजन में, यह मधुमेह के निदान, निगरानी और दवा मार्गदर्शन में सहायता कर सकता है।

मधुमेह के अलावा, गैस सेंसर पुरानी बीमारियों के प्रबंधन और श्वसन रोगों की निगरानी में भी अपार संभावनाएं दिखाते हैं। कार्बन डाइऑक्साइड सांद्रता वक्र रोगियों की फुफ्फुसीय वेंटिलेशन स्थिति का आकलन करने का एक महत्वपूर्ण आधार है, जबकि कुछ गैस मार्करों के सांद्रता वक्र पुरानी बीमारियों के विकास की प्रवृत्ति को दर्शाते हैं। परंपरागत रूप से, इन आंकड़ों की व्याख्या के लिए चिकित्सा कर्मचारियों की भागीदारी आवश्यक थी। हालाँकि, कृत्रिम बुद्धिमत्ता तकनीक के सशक्तीकरण के साथ, बुद्धिमान गैस सेंसर न केवल गैसों का पता लगा सकते हैं और वक्र बना सकते हैं, बल्कि रोग के विकास की डिग्री भी निर्धारित कर सकते हैं, जिससे चिकित्सा कर्मचारियों पर दबाव बहुत कम हो जाता है।

स्वास्थ्य संबंधी पहनने योग्य उपकरणों के क्षेत्र में, गैस सेंसर का अनुप्रयोग अभी भी अपने प्रारंभिक चरण में है, लेकिन इसकी संभावनाएँ व्यापक हैं। झुहाई ग्रीन इलेक्ट्रिक अप्लायंसेज के शोधकर्ताओं ने बताया कि यद्यपि घरेलू उपकरण रोग निदान कार्यों वाले चिकित्सा उपकरणों से भिन्न होते हैं, दैनिक घरेलू स्वास्थ्य निगरानी के क्षेत्र में, गैस सेंसर सरणियों के कम लागत, गैर-आक्रामकता और लघुकरण जैसे लाभ हैं, जिससे यह उम्मीद की जा रही है कि ये सहायक निगरानी और वास्तविक समय निगरानी समाधान के रूप में मौखिक देखभाल उपकरणों और स्मार्ट शौचालयों जैसे घरेलू उपकरणों में तेज़ी से दिखाई देंगे। घरेलू स्वास्थ्य की बढ़ती माँग के साथ, घरेलू उपकरणों के माध्यम से मानव स्वास्थ्य की स्थिति की निगरानी स्मार्ट घरों के विकास के लिए एक महत्वपूर्ण दिशा बन जाएगी।

पर्यावरण निगरानी और प्रदूषण रोकथाम एवं नियंत्रण

पर्यावरण निगरानी उन क्षेत्रों में से एक है जहाँ गैस सेंसर का सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। जैसे-जैसे पर्यावरण संरक्षण पर वैश्विक ज़ोर बढ़ रहा है, वातावरण में विभिन्न प्रदूषकों की निगरानी की माँग भी दिन-प्रतिदिन बढ़ रही है। गैस सेंसर कार्बन मोनोऑक्साइड, सल्फर डाइऑक्साइड और ओज़ोन जैसी हानिकारक गैसों का पता लगा सकते हैं, जो पर्यावरणीय वायु गुणवत्ता की निगरानी के लिए एक प्रभावी उपकरण प्रदान करते हैं।

ब्रिटिश गैस शील्ड कंपनी का UGT-E4 इलेक्ट्रोकेमिकल गैस सेंसर पर्यावरण निगरानी के क्षेत्र में एक प्रतिनिधि उत्पाद है। यह वातावरण में प्रदूषकों की मात्रा को सटीक रूप से माप सकता है और पर्यावरण संरक्षण विभागों को समय पर और सटीक डेटा सहायता प्रदान कर सकता है। आधुनिक सूचना प्रौद्योगिकी के साथ एकीकरण के माध्यम से, इस सेंसर ने दूरस्थ निगरानी, डेटा अपलोड और बुद्धिमान अलार्म जैसे कार्यों को प्राप्त किया है, जिससे गैस का पता लगाने की दक्षता और सुविधा में उल्लेखनीय वृद्धि हुई है। उपयोगकर्ता अपने मोबाइल फोन या कंप्यूटर के माध्यम से कभी भी और कहीं भी गैस सांद्रता में परिवर्तन पर नज़र रख सकते हैं, जो पर्यावरण प्रबंधन और नीति-निर्माण के लिए एक वैज्ञानिक आधार प्रदान करता है।

इनडोर वायु गुणवत्ता निगरानी के संदर्भ में, गैस सेंसर भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। यूरोपीय मानकीकरण समिति (EN) द्वारा जारी EN 45544 मानक विशेष रूप से इनडोर वायु गुणवत्ता परीक्षण के लिए है और विभिन्न हानिकारक गैसों 610 के लिए परीक्षण आवश्यकताओं को शामिल करता है। बाजार में आम कार्बन डाइऑक्साइड सेंसर, फॉर्मलाडेहाइड सेंसर आदि का व्यापक रूप से नागरिक आवासों, व्यावसायिक भवनों और सार्वजनिक मनोरंजन स्थलों में उपयोग किया जाता है, जिससे लोगों को एक स्वस्थ और अधिक आरामदायक इनडोर वातावरण बनाने में मदद मिलती है। विशेष रूप से COVID-19 महामारी के दौरान, इनडोर वेंटिलेशन और वायु गुणवत्ता पर अभूतपूर्व ध्यान दिया गया है, जिससे संबंधित सेंसर तकनीकों के विकास और अनुप्रयोग को और बढ़ावा मिला है।

कार्बन उत्सर्जन निगरानी, गैस सेंसरों का एक उभरता हुआ अनुप्रयोग क्षेत्र है। वैश्विक कार्बन तटस्थता की पृष्ठभूमि में, कार्बन डाइऑक्साइड जैसी ग्रीनहाउस गैसों की सटीक निगरानी विशेष रूप से महत्वपूर्ण हो गई है। इन्फ्रारेड कार्बन डाइऑक्साइड सेंसर अपनी उच्च परिशुद्धता, अच्छी चयनात्मकता और लंबी सेवा जीवन के कारण इस क्षेत्र में अद्वितीय लाभ रखते हैं। चीन में "रासायनिक औद्योगिक पार्कों में बुद्धिमान सुरक्षा जोखिम नियंत्रण प्लेटफार्मों के निर्माण के लिए दिशानिर्देश" में दहनशील/विषाक्त गैस निगरानी और रिसाव स्रोत अनुरेखण विश्लेषण को अनिवार्य निर्माण सामग्री के रूप में सूचीबद्ध किया गया है, जो पर्यावरण संरक्षण के क्षेत्र में गैस निगरानी की भूमिका पर नीतिगत स्तर के ज़ोर को दर्शाता है।

स्मार्ट होम और खाद्य सुरक्षा

स्मार्ट होम गैस सेंसर के लिए सबसे आशाजनक उपभोक्ता अनुप्रयोग बाज़ार है। वर्तमान में, गैस सेंसर मुख्य रूप से एयर प्यूरीफायर और ताज़ा एयर कंडीशनर जैसे घरेलू उपकरणों में उपयोग किए जाते हैं। हालाँकि, सेंसर एरे और बुद्धिमान एल्गोरिदम के आगमन के साथ, संरक्षण, खाना पकाने और स्वास्थ्य निगरानी जैसे परिदृश्यों में उनकी अनुप्रयोग क्षमता का धीरे-धीरे दोहन हो रहा है।

खाद्य संरक्षण के संदर्भ में, गैस सेंसर भंडारण के दौरान खाद्य पदार्थों से निकलने वाली अप्रिय गंधों की निगरानी करके खाद्य पदार्थों की ताज़गी का निर्धारण कर सकते हैं। हाल के शोध परिणामों से पता चलता है कि चाहे गंध की सांद्रता की निगरानी के लिए एक ही सेंसर का उपयोग किया जाए या पैटर्न पहचान विधियों के साथ संयुक्त गैस सेंसर सरणी का उपयोग करके खाद्य पदार्थों की ताज़गी का निर्धारण किया जाए, अच्छे परिणाम प्राप्त हुए हैं। हालाँकि, रेफ्रिजरेटर के वास्तविक उपयोग परिदृश्यों (जैसे उपयोगकर्ताओं द्वारा दरवाज़े खोलने और बंद करने, कंप्रेसर को चालू और बंद करने, और आंतरिक वायु परिसंचरण आदि में व्यवधान) की जटिलता के साथ-साथ खाद्य सामग्री से निकलने वाली विभिन्न वाष्पशील गैसों के पारस्परिक प्रभाव के कारण, खाद्य पदार्थों की ताज़गी के निर्धारण की सटीकता में अभी भी सुधार की गुंजाइश है।

खाना पकाने के अनुप्रयोग गैस सेंसर के लिए एक और महत्वपूर्ण परिदृश्य हैं। खाना पकाने की प्रक्रिया के दौरान सैकड़ों गैसीय यौगिक उत्पन्न होते हैं, जिनमें कणिकीय पदार्थ, एल्केन, सुगंधित यौगिक, एल्डिहाइड, कीटोन, अल्कोहल, एल्कीन और अन्य वाष्पशील कार्बनिक यौगिक शामिल हैं। ऐसे जटिल वातावरण में, गैस सेंसर सरणियाँ एकल सेंसर की तुलना में अधिक स्पष्ट लाभ प्रदर्शित करती हैं। अध्ययनों से पता चलता है कि गैस सेंसर सरणियों का उपयोग व्यक्तिगत स्वाद के आधार पर भोजन की पकने की स्थिति निर्धारित करने के लिए, या उपयोगकर्ताओं को खाना पकाने की आदतों की नियमित रिपोर्ट करने के लिए एक सहायक आहार निगरानी उपकरण के रूप में किया जा सकता है। हालाँकि, उच्च तापमान, खाना पकाने से निकलने वाला धुआँ और जल वाष्प जैसे खाना पकाने के पर्यावरणीय कारक सेंसर को आसानी से "विषाक्त" बना सकते हैं, जो एक तकनीकी समस्या है जिसका समाधान आवश्यक है।

खाद्य सुरक्षा के क्षेत्र में, वांग डि की टीम के शोध ने गैस सेंसरों के संभावित अनुप्रयोग मूल्य को प्रदर्शित किया है। उनका लक्ष्य "एक छोटे से मोबाइल फ़ोन प्लग-इन से एक साथ दर्जनों गैसों की पहचान करना" है, और वे खाद्य सुरक्षा जानकारी को आसानी से उपलब्ध कराने के लिए प्रतिबद्ध हैं। यह अत्यधिक एकीकृत ऐरे घ्राण उपकरण खाद्य पदार्थों में वाष्पशील घटकों का पता लगा सकता है, खाद्य पदार्थों की ताज़गी और सुरक्षा का निर्धारण कर सकता है, और उपभोक्ताओं को वास्तविक समय में संदर्भ प्रदान कर सकता है।

तालिका: विभिन्न अनुप्रयोग क्षेत्रों में गैस सेंसरों की मुख्य पहचान वस्तुएँ और तकनीकी विशेषताएँ

अनुप्रयोग क्षेत्र, मुख्य संसूचन वस्तुएँ, सामान्यतः प्रयुक्त सेंसर प्रकार, तकनीकी चुनौतियाँ, विकास रुझान

औद्योगिक सुरक्षा दहनशील गैस, विषाक्त गैस उत्प्रेरक दहन प्रकार, विद्युत रासायनिक प्रकार, कठोर वातावरण सहिष्णुता बहु-गैस तुल्यकालिक निगरानी, रिसाव स्रोत अनुरेखण

चिकित्सा और स्वास्थ्य एसीटोन, CO₂, VOCs अर्धचालक प्रकार, वर्णमिति प्रकार चयनात्मकता और संवेदनशीलता, पहनने योग्य और बुद्धिमान निदान

अवरक्त और विद्युत रासायनिक रूपों में वायु प्रदूषकों और ग्रीनहाउस गैसों की पर्यावरणीय निगरानी के लिए दीर्घकालिक स्थिरता ग्रिड परिनियोजन और वास्तविक समय डेटा संचरण

स्मार्ट होम भोजन वाष्पशील गैस, खाना पकाने का धुआँ अर्धचालक प्रकार, PID हस्तक्षेप-विरोधी क्षमता

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