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- 用于健康和環(huán)境監(jiān)測的可穿戴式氣體傳感器
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2020/10/13
賓州州立大學(xué)和東北大學(xué)的研究人員稱，用于環(huán)境和人類健康監(jiān)測的高度靈敏，可穿戴的氣體傳感器可能很快就會商業(yè)化。
所述傳感器裝置是在現(xiàn)有的可穿戴的改進(jìn)傳感器，因為它使用的自加熱機構(gòu)增強的靈敏度。它允許快速恢復(fù)和重復(fù)使用設(shè)備。這種類型的其他設(shè)計需要外部加熱器。另外，在無塵室條件下，其他可穿戴傳感器需要昂貴且耗時的光刻工藝。
手和手臂顯示傳感器應(yīng)用于內(nèi)部寫入，并在其旁邊讀取移動電話大小。
賓夕法尼亞州立大學(xué)工程科學(xué)與力學(xué)以及材料科學(xué)與工程學(xué)助理教授程煥宇說：“人們喜歡使用納米材料進(jìn)行傳感，因為它們的大的表面體積比使它們具有很高的靈敏度。” “問題在于，納米材料不是我們可以輕松連接到電線以接收信號的東西，因此需要一種稱為叉指電極的東西，就像您手上的手指一樣。”
Cheng和他的團(tuán)隊使用激光對類似于石墨烯的高度多孔的納米材料單線進(jìn)行圖案化，以用于檢測氣體，生物分子以及將來的化學(xué)物質(zhì)的傳感器。在設(shè)備平臺的非傳感部分，團(tuán)隊創(chuàng)建了一系列蛇形線條，并用銀涂層。當(dāng)它們向銀上施加電流時，氣體感應(yīng)區(qū)域會由于明顯更大的電阻而局部加熱，從而無需單獨的加熱器。蜿蜒的線條使設(shè)備像彈簧一樣伸展，以適應(yīng)可穿戴傳感器的身體彎曲。
用于這項工作的納米材料是還原的氧化石墨烯和二硫化鉬，或兩者的結(jié)合�；蛴裳趸\芯和氧化銅殼組成的金屬氧化物復(fù)合材料，代表了兩類廣泛使用的氣體傳感器材料-低維和金屬氧化物納米材料。
Cheng說：“使用通常在機械車間中發(fā)現(xiàn)的CO 2激光器，我們可以輕松地在平臺上制造多個傳感器。” “我們計劃擁有數(shù)十至一百個傳感器，每個傳感器對一個電子分子等不同分子具有選擇性，以解碼復(fù)雜混合物中的多種成分�！�
研究人員稱，美國國防部減少威脅機構(gòu)對這種可穿戴傳感器感興趣，可以檢測出可能損害神經(jīng)或肺部的化學(xué)和生物制劑。一家醫(yī)療設(shè)備公司也正在與該團(tuán)隊合作，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，以進(jìn)行患者健康監(jiān)測，包括從人體中檢測氣態(tài)生物標(biāo)志物以及對可能影響肺部的污染物進(jìn)行環(huán)境檢測。
Chen實驗室的博士生Ning Yi是《材料化學(xué)雜志》 A上在線發(fā)表的論文的第一作者之一，他說：“在本文中，我們表明我們可以檢測到由汽車排放產(chǎn)生的二氧化氮。我們還可以檢測到二氧化硫，它與二氧化氮一起導(dǎo)致酸雨，所有這些氣體在工業(yè)安全中都是一個問題。”
研究人員說，他們的下一步是創(chuàng)建高密度陣列，并嘗試一些想法來改善信號并使傳感器更具選擇性。這可能涉及使用機器學(xué)習(xí)來識別平臺上單個分子的不同信號。
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