Wearable Microsystem for Continuous Personalized Aerosol Exposure Assessment

用于连续个性化气溶胶暴露评估的可穿戴微系统

基本信息

  • 批准号:
    10316689
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 59.86万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-09-21 至 2026-06-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary / Abstract Exposure to air pollution consistently ranks among the leading global causes of illness and death, a majority of which can be attributed to airborne particulate matter (PM) pollution. The lack of effective interventions are due in large part to our inability to properly characterize and quantify air pollutants with the spatial and temporal resolution that represents personal exposures. Most existing tools for monitoring air pollution are incapable of accurately measuring exposures to multiple pollutants or the variability of pollutant chemical composition within and across individual microenvironments, time of day, personal lifestyles, etc. The long term goal of our team is to establish an infrastructure for real-time, continuous, multi-pollutant, air quality monitoring with very high spatial and temporal resolution, enabling groundbreaking environmental health research leading to effective, personalized, exposure analytics and interventions to ultimately reduce exposures to air pollutants and improve overall public health. In Phase 1 of this effort, we have developed wearable technologies for continuous gaseous air pollutant monitoring under an ongoing grant. Herein, we propose Phase 2 development of wearable technologies for continuous airborne particulate monitoring. The objective of this renewal application is to develop a wearable system that can, in real time, quantify size-fractionated PM across two orders of hydrodynamic diameter (~2.5µm to 50nm) and classify health-critical elemental components of PM, trace metals and elemental carbon. This cost effective system could be distributed over a network of users, gathering real- time data while mobile in the environment, over a wide spatial distribution, with high spatial and temporal resolution. Moreover, by time tagging this data with environmental (temperature, humidity, etc.) and physical (location, activity, etc.) parameters, our system would permit an unprecedentedly information rich dataset for offline analysis and health impact modeling, as well as for personal exposure management at the individual user level. The Specific Aims of this project are to: 1) Develop and characterize a miniaturized system for real-time PM capture and size fractionation (accomplished by development of a miniaturized component to capture airborne PM in a liquid, followed by a microfluidic component that separates the PM into five size bins); 2) Develop and characterize a miniaturized system for real-time PM quantification and elemental component classification (accomplished by capacitively counting particles within each size bin followed by electrochemical classification of trace metal and elemental carbon components); and 3) Evaluate the new PM monitoring system for community health studies in real world environments (accomplished by field testing and evaluation against stationary federal reference methods for PM mass and chemical composition, followed by a community exposure assessment study to characterize the spatial and temporal heterogeneity of air pollutants across disparate communities of health burden and risk within the Detroit urban area).
项目概要/摘要 接触空气污染一直是全球疾病和死亡的主要原因之一,大多数人 这可归因于空气中颗粒物(PM)污染,缺乏有效的干预措施。 很大程度上是因为我们无法正确地描述和量化空气污染物的空间和时间 大多数现有的空气污染监测工具无法实现代表个人暴露的分辨率。 准确测量多种污染物的暴露量或污染物化学成分的变化 以及跨个人微环境、一天中的时间、个人生活方式等。我们团队的长期目标是 建立实时、连续、多污染物空气质量监测的基础设施,具有极高的空间 和时间分辨率,实现突破性的环境健康研究,从而产生有效的、 个性化的暴露分析和干预措施,最终减少空气污染物的暴露并改善 在这项工作的第一阶段,我们开发了用于持续气体的可穿戴技术。 在一项持续资助下进行空气污染物监测,我们建议进行可穿戴设备的第二阶段开发。 连续空气颗粒物监测技术这一更新应用的目标是 开发一种可穿戴系统,可以实时量化两个数量级的尺寸分级颗粒物 流体动力学直径(~2.5μm 至 50nm)并对 PM、微量金属的健康关键元素成分进行分类 这种具有成本效益的系统可以分布在用户网络上,收集真实的数据。 时间数据在环境中移动时,在广泛的空间分布上,具有较高的空间和时间 此外,通过时间标记这些数据的环境(温度、湿度等)和物理。 (位置、活动等)参数,我们的系统将允许提供前所未有的信息丰富的数据集 离线分析和健康影响建模,以及个人用户的个人暴露管理 该项目的具体目标是: 1) 开发并表征一个小型化实时系统。 PM 捕获和尺寸分级(通过开发小型化组件来捕获 液体中空气中的颗粒物,然后是微流体组件,将颗粒物分成五个尺寸的容器)2); 开发并表征用于实时 PM 定量和元素成分的小型化系统 分类(通过对每个尺寸仓内的颗粒进行电容计数,然后进行电化学分类来完成) 痕量金属和元素碳成分的分类);以及 3) 评估新的 PM 监测系统 用于现实世界环境中的社区健康研究(通过现场测试和评估来完成) PM 质量和化学成分的固定联邦参考方法,然后进行社区暴露 评估研究,以表征不同地区空气污染物的空间和时间异质性 底特律市区内的健康负担和风险社区)。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

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    $ 59.86万
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