高靈敏可穿戴氣體傳感器可用于人體健康與環(huán)境監(jiān)測

（文章來源：傳感器專家網(wǎng)）

賓夕法尼亞州立大學(xué)和東北大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種將很快投入商用的高靈敏的可穿戴的氣體傳感器，用于人體健康和環(huán)境監(jiān)測。賓夕法尼亞州立大學(xué)和東北大學(xué)的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種可穿戴式氣體傳感器，用于環(huán)境和人類健康監(jiān)測。

與需要外部加熱器的同類競爭設(shè)備不同，研究人員開發(fā)的傳感器采用了自加熱機(jī)制，可以提高靈敏度，它允許快速恢復(fù)和重復(fù)使用設(shè)備。另外，在無塵室條件下，其他可穿戴傳感器需要昂貴且耗時(shí)的光刻工藝。

賓夕法尼亞州立大學(xué)工程科學(xué)與力學(xué)與材料科學(xué)與工程學(xué)助理教授程煥宇在大學(xué)網(wǎng)站上的一篇文章中說：“人們之所以喜歡使用納米材料來進(jìn)行傳感，是因?yàn)樗鼈兊拇蟊砻娣e與體積之比使其具有很高的靈敏度。不過，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材料，這就需要一種稱為叉指電極的東西，就像手上的手指一樣?！?/p>

程煥宇團(tuán)隊(duì)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(duì)創(chuàng)建了一系列蛇形線條，并用銀涂層。當(dāng)電流施加到銀涂層上時(shí)，由于電阻顯著增大，氣體感測區(qū)域?qū)⒕植考訜?。蛇形線條使設(shè)備像彈簧一樣拉伸，以適應(yīng)可穿戴傳感器的身體彎曲。

研究人員使用了還原的氧化石墨烯和二硫化鉬，或由氧化鋅的核心和氧化銅外殼組成的金屬氧化物復(fù)合材料。這些代表了兩類廣泛使用的低維氣體傳感器材料和金屬氧化物納米材料。

程煥宇說：“使用一種經(jīng)常在機(jī)械車間使用的二氧化碳激光器，我們可以很容易地在我們的平臺上制造多個傳感器。我們計(jì)劃有幾十到一百個傳感器，每個傳感器對不同的分子有選擇性，就像電子鼻一樣，在復(fù)雜的混合物中解碼多種成分?！?/p>

研究人員稱，美國國防部減少威脅機(jī)構(gòu)（U.S.Defense Threat Reduction Agency）對這種可穿戴傳感器感興趣，該傳感器可檢測可能損害神經(jīng)或肺部的化學(xué)和生物制劑。一家醫(yī)療器械公司也正在與該團(tuán)隊(duì)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。

研究人員說，他們的下一步是創(chuàng)建高密度陣列，并嘗試一些改進(jìn)信號的想法，使傳感器更具選擇性。這可能涉及到使用機(jī)器學(xué)習(xí)來識別平臺上單個分子的不同信號。
（責(zé)任編輯：fqj）