描述

隨著人口的增加和全球工業化的發展，我們正在為了經濟增長而危害環境安全。在快速的城市工業化和技術革命的背后，人類活動排放了大量的工業廢物和污染物，不僅降低了環境質量，而且使世界走上了災難性和不可逆轉的氣候變化的道路，正如政府間委員會最近報告的那樣氣候變化 (IPCC) (1)。因此，要實現環境友好和可持續發展，持續監測和分析包括土壤、水和空氣在內的環境質量數據至關重要。

然而，我們目前評估環境質量的方式存在巨大不足：用于衡量室內空氣和城市空氣質量的指標有限，只有少數舉措可用于衡量地方層面的劑量反應；由于地處偏遠，區域水質數據收集極具挑戰性；由于技術問題，土地和土壤退化的大規模測量不充分 (2)。環境監測的挑戰在發展中國家更加嚴峻，那里的基礎設施、可達性和科學能力都極為有限。

低成本和高性能電子設備推動了傳感器技術的最新進展。然而，目前的環境傳感器存在一些關鍵瓶頸：商用傳感器大多局限于溫度、濕度、顆粒物（PM）和二氧化碳傳感，其中分子檢測幾乎不可能。為了在分子水平上進行徹底和詳細的檢測，需要對環境樣本進行包裝、維護、交付和處理，然后才能由熟練的技術人員在配備齊全的實驗室環境中進行分析。這表明當前環境監測系統存在巨大差距。為此，我們創造了一種低成本的傳感設備，它便攜、易于使用，能夠實時、高選擇性地檢測污染物。

考慮到上述情況，我們已經為概念驗證目的制作了最小可行產品 (MVP)。通過使用低成本熒光計、信號處理單元和 3D 打印成像室，我們可以檢測綠色熒光蛋白信號并獲得可觀的增益。我們的 MVP 的測量能力可與傳統上用于類似目的但僅在受控實驗室環境下使用的高端讀板機相媲美。

(1) IPCC – SR15。（訪問時間：2018 年 10 月 19 日）

(2) Ruta, G.監測環境可持續性：趨勢、挑戰和前進方向。（世界銀行，2010）。土井：10.1596/27445