用于健康和环境监测的可穿戴式气体传感器

宾夕法尼亚州立大学开发了一种可穿戴式气体传感器,它是对现有可穿戴式传感器的改进,因为它使用了提高灵敏度的自热机制。它允许快速恢复和重复使用设备。这种类型的其他设备需要外部加热器。此外,其他可穿戴传感器需要在洁净室条件下进行昂贵且耗时的光刻工艺。

作者: 柔智烩3xmaker合越 来源: 搜狐网 2022-04-25 10:33:35

用于健康和环境监测的可穿戴式气体传感器

应用包括检测化学和生物制剂以及车辆排放的危险气体。

宾夕法尼亚州立大学开发了一种可穿戴式气体传感器,它是对现有可穿戴式传感器的改进,因为它使用了提高灵敏度的自热机制。它允许快速恢复和重复使用设备。这种类型的其他设备需要外部加热器。此外,其他可穿戴传感器需要在洁净室条件下进行昂贵且耗时的光刻工艺。

可穿戴式气体传感器可以监测环境和医疗状况。(照片:Jennifer M. McCann/宾夕法尼亚州立大学)

以前的工作涉及使用纳米材料进行传感,因为它们的大表面积与体积比使其高度敏感;然而,纳米材料不是可以接收信号的东西,因此需要叉指电极,就像手上的手指一样。

研究人员使用激光对类似于石墨烯的高度多孔单线纳米材料进行图案化,用于检测气体、生物分子以及未来化学物质的传感器。在设备平台的无意义部分,该团队创建了一系列涂有银的蛇形线条。当电流施加到银上时,气体传感区域会由于明显更大的电阻而局部加热,从而无需单独的加热器。

蛇形线允许设备像弹簧一样伸展,以适应可穿戴传感器的身体弯曲。

这项工作中使用的纳米材料是还原氧化石墨烯和二硫化钼或两者的组合,或由氧化锌核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。使用 CO 2激光器,可以在平台上制作多个传感器。该计划是拥有数十到一百个传感器,每个传感器对不同的分子(如电子鼻)具有选择性,以解码复杂混合物中的多个成分。

应用包括用于检测可能损害神经或肺部的化学和生物制剂的可穿戴传感器,以及患者健康监测,包括来自人体的气体生物标志物检测以及对可能影响肺部的污染物的环境检测。

该传感器可以检测车辆排放产生的二氧化氮和与二氧化氮一起引起酸雨的二氧化硫。这些气体可能是工业安全中的一个问题。

研究人员的下一步是创建高密度阵列,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。

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