Носимый датчик газа для мониторинга здоровья и окружающей среды

Был разработан носимый датчик газа, который является усовершенствованием существующих носимых датчиков, поскольку в нем используется механизм самонагрева, повышающий чувствительность. Это позволяет быстро восстановить и повторно использовать устройство. Другие устройства этого типа требуют внешнего нагревателя. Кроме того, другие носимые датчики требуют дорогостоящего и трудоемкого процесса литографии в условиях чистой комнаты.

Предыдущие работы включали использование наноматериалов для восприятия, потому что их большое отношение поверхности к объему делает их очень чувствительными; однако наноматериал не может принимать сигнал, что требует использования встречно-пальцевых электродов, которые подобны пальцам на руке.

Исследователи использовали лазер для создания высокопористой одиночной линии наноматериала, похожего на графен, для датчиков, которые обнаруживают газ, биомолекулы, а в будущем и химические вещества. В нечувствительной части платформы устройства команда создала ряд змеевидных линий, покрытых серебром. Когда на серебро подается электрический ток, газочувствительная область локально нагревается из-за значительно большего электрического сопротивления, что устраняет необходимость в отдельном нагревателе.

Змеевидные линии позволяют устройству растягиваться, как пружины, чтобы приспосабливаться к изгибу тела для носимых датчиков.

Наноматериалы, используемые в этой работе, представляют собой восстановленный оксид графена и дисульфид молибдена или их комбинацию, или композит на основе оксида металла, состоящий из ядра из оксида цинка и оболочки из оксида меди, представляющих два класса широко используемых материалов для газовых датчиков:низкоразмерные и металлооксидные наноматериалы. Использование CO ² лазер, несколько датчиков могут быть сделаны на платформе. План состоит в том, чтобы иметь от десятков до сотни датчиков, каждый из которых избирательно реагирует на разные молекулы, такие как электронный нос, для декодирования нескольких компонентов в сложной смеси.

Приложения включают носимый датчик для обнаружения химических и биологических агентов, которые могут повредить нервы или легкие, а также мониторинг состояния здоровья пациентов, включая обнаружение газообразных биомаркеров в организме человека и обнаружение загрязняющих веществ в окружающей среде, которые могут повлиять на легкие.

Датчик может обнаруживать двуокись азота, образующуюся в результате выбросов транспортных средств, и двуокись серы, которая вместе с двуокисью азота вызывает кислотные дожди. Эти газы могут представлять угрозу промышленной безопасности.

Следующим шагом исследователей является создание массивов высокой плотности, улучшение сигнала и повышение избирательности датчиков. Это может включать использование машинного обучения для идентификации различных сигналов отдельных молекул на платформе.