可以將新的防水氣體傳感器佩戴在鼻子下方，以檢測呼吸中的二氧化氮，其濃度可能表明潛在的肺部疾病。圖片來源：李洋提供

由于由James L. Henderson Jr.工程科學(xué)與力學(xué)紀念副教授Huanyu “Larry” Cheng及其團隊開發(fā)的新型防水氣體傳感器，現(xiàn)在可以在潮濕環(huán)境中對二氧化氮和其他氣體進行準確，連續(xù)的監(jiān)測。

傳感器檢測呼吸中的二氧化氮，其濃度可能表明潛在的肺部疾病，或在特定環(huán)境中監(jiān)測空氣質(zhì)量。該團隊的方法發(fā)表在Microsystems&Nanoengineering上。

雖然Cheng之前開發(fā)了一種防水傳感器，但該傳感器只能檢測溫度和運動。Cheng還開發(fā)了一種高度可定制的微型氣體傳感器，以及一種柔性、多孔和靈敏的氣體傳感器。然而，潮濕、汗水或其他濕氣暴露使傳感器無法使用。

“我們無法避免環(huán)境中的濕度水平，這就是為什么我們要強調(diào)防潮性能，”程說。

研究人員使用了與以前的氣體傳感器相同的激光誘導(dǎo)石墨烯（LIG） - 一種快速，具有成本效益，環(huán)保的制造方法，使用激光寫入來組裝二維石墨烯層。然而，這一次，他們還在LIG傳感層的兩側(cè)添加了柔軟的彈性聚合物基板和防潮的半透膜。

據(jù)研究人員稱，新傳感器可拉伸且柔軟，可以長時間佩戴在皮膚上。圖片來源：李洋提供

“激光誘導(dǎo)的石墨烯是親水的，所以它本質(zhì)上是一種吸水材料，”Cheng說。“水會自然地進入材料并改變其特性。如果你的水分子被傳感器吸收，那將改變響應(yīng)。通過使用帶有LIG的半透膜，我們可以阻擋外部的水或水分，但仍允許目標(biāo)氣體分子的滲透。由于新材料具有可拉伸性和柔軟性，因此可以長時間佩戴在皮膚上而不會引起刺激。

為了測試傳感器，研究人員用它們來評估30個人的呼吸。他們發(fā)現(xiàn)，患有慢性阻塞性肺�。–OPD）或哮喘的患者的傳感器響應(yīng)值是沒有慢性阻塞性肺病或哮喘的患者的四倍以上，這意味著患有COPD或哮喘的患者呼氣中的二氧化氮含量是其四倍以上。

“有了這個傳感器，我們更接近幫助患者的實際應(yīng)用，”共同作者，河北工業(yè)大學(xué)健康科學(xué)與生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院副教授李陽說�！斑@種傳感器可用于早期篩查過程，使某人意識到以后可能發(fā)展成更大問題的潛在狀況，也可以讓現(xiàn)有的COPD或哮喘患者監(jiān)測環(huán)境中潛在的二氧化氮暴露，以便他們可以采取早期預(yù)防措施，例如避免某些二氧化氮水平較高的區(qū)域。

Cheng說，這個傳感器不僅可以用于監(jiān)測個人的健康狀況，還可以更好地了解人群的健康狀況。