Connect with us

Hi, what are you looking for?

Наука и технологии

Новые датчики газа для дыхания могут улучшить мониторинг здоровья и окружающей среды

По словам исследователей, недавно разработанные гибкие, пористые и высокочувствительные датчики диоксида азота, которые можно наносить на кожу и одежду, могут применяться в здравоохранении, мониторинге состояния окружающей среды и в военных целях.

Под руководством Хуанью «Ларри» Ченга, доцента инженерных наук и механики в Университете штата Пенсильвания, исследователи опубликовали свои конструкции датчиков (основанные на предыдущих моделях) и результаты в ACS Applied Materials and Interfaces.

Датчики контролируют диоксид азота либо по дыханию, если они прикреплены под носом, либо по поту, если они прикреплены к другим частям тела. В отличие от взятия проб крови , прямое крепление к коже позволяет осуществлять непрерывный и долгосрочный мониторинг газа.

Ченг объяснил, что хотя аналогичные датчики существуют, ключевым отличием нового дизайна является воздухопроницаемость.

«Обычно используемые материалы подложки для газовых датчиков являются гибкими, но не пористыми», — сказал он. «Накопление водяной влаги на поверхности кожи потенциально может привести к раздражению или повреждению поверхности кожи. Нам необходимо убедиться, что устройство может быть пористым, чтобы влага могла проходить через датчик, не скапливаясь на поверхности».

Исследователи создали новые датчики, используя метод изготовления, известный как прямое лазерное письмо.

«Лазерное прямое письмо похоже на аддитивное производство в том смысле, что оно легко настраивается и имеет низкую стоимость, а лазер широко доступен», — сказал Ченг. «Процесс относительно надежен, быстр и может быть масштабирован до крупномасштабного промышленного производства».

Ченг и его команда интегрировали тип материала, известного как блок-сополимеры, со смолой в датчики лазерной записи с желаемой воздухопроницаемостью.

«Интеграция блок-сополимеров выходит за рамки материалов, которые мы использовали, поэтому мы исследовали возможность расширения материала подложки от обычной тонкой пленки практически до чего угодно», — сказал Ченг. «Это может дать нам воздухопроницаемость и возможность настройки размера пор».

Ченг сказал, что датчик может отслеживать такие состояния, как хроническая обструктивная болезнь легких , которую может вызвать или усугубить диоксид азота. Он также отметил, что, хотя датчики были разработаны специально для обнаружения диоксида азота , они потенциально могут обнаруживать различные газы и биомаркеры — например, для определения уровня глюкозы для мониторинга диабета или для выявления опасностей в промышленных или боевых условиях.

«Датчики также могут быть полезны для мониторинга газа в окружающей среде», — сказал он. «Мы могли бы контролировать качество воздуха и информировать пациентов о потенциальных опасениях, например, о слишком большом количестве выхлопных газов от автомобилей. Затем они могли бы использовать эту информацию, чтобы избегать определенных мест в определенные дни».

Другими авторами этой статьи являются Ли Ян, Хуадун Цзи, Чуйчжоу Мэн, Гуаньхао Чжэн, Сюэ Чен, Гуаню Ню, Цзяи Ян, Е Сюэ и Шицзе Го, все из Хэбэйского технологического университета в Тяньцзине, Китай; и Юхан Ли из Бейханского университета в Пекине.

Новые датчики газа для дыхания могут улучшить мониторинг здоровья и окружающей среды

В тренде