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使用防水气体传感器进行健康、环境监测的新选项
来源:作者:sarah small,宾夕法尼亚州立大学 发表于 2023/3/6

可以将新的防水气体传感器佩戴在鼻子下方,以检测呼吸中的二氧化氮,其浓度可能表明潜在的肺部疾病。图片来源:李洋提供

由于由james l. henderson jr.工程科学与力学纪念副教授huanyu “larry” cheng及其团队开发的新型防水气体传感器,现在可以在潮湿环境中对二氧化氮和其他气体进行准确,连续的监测。


传感器检测呼吸中的二氧化氮,其浓度可能表明潜在的肺部疾病,或在特定环境中监测空气质量。该团队的方法发表在microsystems&nanoengineering上。


虽然cheng之前开发了一种防水传感器,但该传感器只能检测温度和运动。cheng还开发了一种高度可定制的微型气体传感器,以及一种柔性、多孔和灵敏的气体传感器。然而,潮湿、汗水或其他湿气暴露使传感器无法使用。


“我们无法避免环境中的湿度水平,这就是为什么我们要强调防潮性能,”程说。


研究人员使用了与以前的气体传感器相同的激光诱导石墨烯(lig) - 一种快速,具有成本效益,环保的制造方法,使用激光写入来组装二维石墨烯层。然而,这一次,他们还在lig传感层的两侧添加了柔软的弹性聚合物基板和防潮的半透膜。

据研究人员称,新传感器可拉伸且柔软,可以长时间佩戴在皮肤上。图片来源:李洋提供

“激光诱导的石墨烯是亲水的,所以它本质上是一种吸水材料,”cheng说。“水会自然地进入材料并改变其特性。如果你的水分子被传感器吸收,那将改变响应。通过使用带有lig的半透膜,我们可以阻挡外部的水或水分,但仍允许目标气体分子的渗透。由于新材料具有可拉伸性和柔软性,因此可以长时间佩戴在皮肤上而不会引起刺激。


为了测试传感器,研究人员用它们来评估30个人的呼吸。他们发现,患有慢性阻塞性肺病(copd)或哮喘的患者的传感器响应值是没有慢性阻塞性肺病或哮喘的患者的四倍以上,这意味着患有copd或哮喘的患者呼气中的二氧化氮含量是其四倍以上。


“有了这个传感器,我们更接近帮助患者的实际应用,”共同作者,河北工业大学健康科学与生物医学工程学院副教授李阳说。“这种传感器可用于早期筛查过程,使某人意识到以后可能发展成更大问题的潜在状况,也可以让现有的copd或哮喘患者监测环境中潜在的二氧化氮暴露,以便他们可以采取早期预防措施,例如避免某些二氧化氮水平较高的区域。


cheng说,这个传感器不仅可以用于监测个人的健康状况,还可以更好地了解人群的健康状况。


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