1月17日消息,宾夕法尼亚州立大学的研究人员和东北大学的研究人员宣布,他们已经开发出一种高灵敏度、可穿戴的气体传感器,用于环境和人类健康监测。研究人员认为,这种可穿戴传感器可能很快就会投入市场。这种新型传感器改进了现有的可穿戴式传感器,由于其自加热机制,因此增强了灵敏度。


东北大学等开发出高灵敏度可穿戴气体传感器,用于环境和人类健康监测-贤集网


该传感器设备是对现有可穿戴传感器的改进,因为它使用增强灵敏度的自加热机制。它允许快速恢复和重复使用设备。这种类型的其他设计需要外部加热器。另外,在无尘室条件下,其他可穿戴传感器需要昂贵且耗时的光刻工艺,而该项目的科学家们使用激光对一种据说与石墨烯类似的多孔单行纳米材料进行了光刻,大大降低成本。


手和手臂显示传感器应用于内部写入,并在其旁边读取移动电话大小。


宾州州立大学工程科学与力学以及材料科学与工程学助理教授程焕宇说:“人们之所以喜欢使用纳米材料来进行传感,是因为它们的大的表面体积比使它们具有很高的灵敏度。”“问题在于,纳米材料不是我们可以轻松连接到电线以接收信号的东西,因此需要一种称为叉指电极的东西,就像您手上的手指一样。”


Cheng和他的团队使用激光对类似于石墨烯的高度多孔的纳米材料单线进行图案化,以用于检测气体,生物分子以及将来的化学物质的传感器。在设备平台的非传感部分,团队创建了一系列蛇形线条,并用银涂层。当它们向银上施加电流时,气体感应区域将由于明显更大的电阻而局部加热,从而无需单独的加热器。蜿蜒的线条使设备像弹簧一样伸展,以适应可穿戴传感器的身体弯曲。


用于这项工作的纳米材料是还原的氧化石墨烯和二硫化钼,或两者的组合。或由氧化锌芯和氧化铜壳组成的金属氧化物复合材料,代表了两类广泛使用的气体传感器材料-低维和金属氧化物纳米材料。


程说:“使用通常在机械车间中发现的CO2激光,我们可以轻松地在平台上制造多个传感器。”“我们计划拥有数十至一百个传感器,每个传感器对一个不同的分子(例如电子鼻)具有选择性,以解码复杂混合物中的多个成分。”


研究人员称,美国国防部减少威胁机构对这种可穿戴传感器感兴趣,该传感器可检测可能损害神经或肺部的化学和生物制剂。一家医疗设备公司也正在与该团队合作,扩大生产规模,以进行患者健康监测,包括从人体中检测气态生物标志物以及对可能影响肺部的污染物进行环境检测。该小组目前正在努力创建高密度阵列,并改善信号,使传感器更具选择性。


宁毅的博士生论文的陈的实验室和联合牵头笔者在网上发帖期刊材料化学A的说,“在本文中,我们发现,我们可以检测二氧化氮,这是由汽车排放产生的。我们还可以检测到二氧化硫,它与二氧化氮一起导致酸雨,所有这些气体在工业安全中都是一个问题。”


研究人员说,他们的下一步是创建高密度阵列,并尝试一些想法来改善信号并使传感器更具选择性。这可能涉及使用机器学习来识别平台上单个分子的不同信号。


文章来源: 生物帮

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