Nye muligheder for sundheds-, miljøovervågning med vandtæt gassensor

Nøjagtig, kontinuerlig overvågning af nitrogendioxid og andre gasser i fugtige miljøer er nu mulig takket være en ny vandafvisende gassensor udviklet af Huanyu "Larry" Cheng, James L. Henderson Jr. Memorial Associate Professor of Engineering Science and Mechanics, og hans hold.

Sensoren registrerer nitrogendioxid i åndedrættet, hvis koncentration kan indikere potentielle lungesygdomme eller i særlige miljøer for at overvåge luftkvaliteten. Holdets tilgang blev offentliggjort i Microsystems &Nanoengineering .

Mens Cheng tidligere udviklede en sensor, der var vandtæt, kunne denne sensor kun registrere temperatur og bevægelse. Cheng har også udviklet en meget tilpasselig gassensor i mikroskala samt en fleksibel, porøs og følsom gassensor. Fugtighed, sved eller anden fugtpåvirkning gjorde imidlertid sensorerne ubrugelige.

"Vi kan ikke undgå fugtighedsniveauer i miljøet, og derfor ønskede vi at understrege den fugtbestandige egenskab," sagde Cheng.

Forskerne brugte den samme laser-inducerede grafen (LIG) - en hurtig, omkostningseffektiv, miljøvenlig fremstillingsmetode, der bruger laserskrivning til at samle todimensionelle grafenlag - som de gjorde for de tidligere gassensorer. Denne gang tilføjede de dog også et blødt elastomert polymersubstrat og en fugtbestandig, semipermeabel membran på hver side af LIG-følingslaget.

"Laser-induceret grafen er hydrofilt, så det er i sig selv et vandabsorberende materiale," sagde Cheng. "Vand vil naturligt komme ned i materialet og ændre dets egenskaber. Hvis du har vandmolekyler absorberet af sensoren, vil det ændre responsen. Ved at bruge en semipermeabel membran med LIG kan vi blokere vandet eller fugten fra udenfor, men tillad stadig gennemtrængning af målgasmolekylet. Da det nye materiale er strækbart og blødt, kan det bæres på huden i lang tid uden at forårsage irritation."

For at teste sensorerne brugte forskerne dem til at evaluere åndedrættet hos 30 personer. De fandt, at sensorresponsværdierne var mere end fire gange større for patienter, der havde kronisk obstruktiv lungesygdom (KOL) eller astma, end for dem, der ikke havde, hvilket betyder, at personer med KOL eller astma havde mere end fire gange mængden af ​​nitrogendioxid. i deres udånding.

"Med denne sensor er vi meget tættere på den faktiske anvendelse af at hjælpe en patient," sagde medforfatter Li Yang, lektor ved School of Health Sciences and Biomedical Engineering ved Hebei University of Technology. "Denne sensor kan bruges til den tidlige screeningsproces, for at gøre nogen opmærksom på den potentielle tilstand, der kan udvikle sig til en større bekymring senere, og også for den eksisterende KOL- eller astmapatient til at overvåge miljøet for potentiel eksponering for nitrogendioxid, så de kan tage tidlige forebyggende foranstaltninger, som at undgå visse områder med højere nitrogendioxidniveauer."

Cheng sagde, at denne sensor i sidste ende kunne bruges til at overvåge ikke kun individuelt velbefindende, men også til bedre at forstå en befolknings sundhed. + Udforsk yderligere

Nye åndbare gassensorer kan forbedre overvågningen af ​​sundhed, miljø