國(guó)外研發(fā)納米纖維傳感器 可監(jiān)測(cè)呼出氣體中的化學(xué)活動(dòng)
近日,據(jù)外媒報(bào)道,印度理工學(xué)院(IIT)馬德拉斯的科學(xué)家開(kāi)發(fā)出一種納米纖維傳感器,可以檢測(cè)人類(lèi)呼出氣中相對(duì)濕度水平的微小變化。該傳感器由IIT Madras化學(xué)系T. Pradeep教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)制造,可以集成到可穿戴電子設(shè)備中,可以幫助評(píng)估人體新陳代謝和卡路里燃燒率。
在IITMadras開(kāi)發(fā)的納米纖維傳感器可以很容易地集成到可穿戴設(shè)備的基座上
該傳感器還可以分別檢測(cè)乙醇和丙酮的痕量,這兩種主要成分分別存在于酗酒者和糖尿病患者的口腔中。
傳感器在大約一秒鐘內(nèi)響應(yīng),并且可以檢測(cè)0-95%的相對(duì)濕度范圍,發(fā)現(xiàn)傳感器非常穩(wěn)定。
“即使將傳感器暴露在環(huán)境條件下一周,我們?nèi)匀话l(fā)現(xiàn)響應(yīng)時(shí)間大約為1秒,并且能夠非常有效地匹配呼吸速率,”研究團(tuán)隊(duì)成員在一份聲明中表示。
在運(yùn)動(dòng)之前和之后測(cè)量呼吸速率1-2小時(shí),運(yùn)動(dòng)后心率很快就會(huì)升高,這反映在更高的呼吸率上?!拔覀兇蛩阍趲滋靸?nèi)收集呼吸率以確定心臟與呼吸速率和新陳代謝之間的關(guān)系,”該論文的另一位作者說(shuō)。
納米纖維墊通過(guò)靜電紡絲聚(偏二氟乙烯)和還原氧化石墨烯來(lái)制造,用聚苯胺涂覆墊子將墊子變成傳感器。
呼吸中的水分降低了傳感材料的阻力,從而允許更多的電流流動(dòng)。因此,當(dāng)向傳感器施加固定電壓(1-2伏)時(shí),當(dāng)傳感器與呼吸中的水分接觸時(shí),檢測(cè)到更多的電流。
當(dāng)呼吸中有乙醇和丙酮的痕跡時(shí),傳感器的電阻增加,導(dǎo)電性降低,因此,從基線(xiàn)測(cè)量的電流有所下降?!半妼?dǎo)率的降低是由于沒(méi)有水分,傳感器和分析物[乙醇和丙酮]之間的氫鍵不太可能形成,”研究人員說(shuō)。
為了使傳感器真正便攜,研究人員正在使用流行的Arduino原型平臺(tái)與藍(lán)牙模塊相結(jié)合,以無(wú)線(xiàn)方式收集數(shù)據(jù)。
“我們最初使用Arduino Uno測(cè)試了傳感器性能,我們觀察到了良好的響應(yīng)。我們打算與其他部門(mén)合作,通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)識(shí)別模式,并開(kāi)發(fā)適合監(jiān)控健康的移動(dòng)友好型應(yīng)用程序,“研究人員說(shuō),該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃通過(guò)創(chuàng)業(yè)計(jì)劃推進(jìn)工作。