一種新的防水氣體傳感器可以戴在鼻子下面，以檢測呼吸中的二氧化氮，二氧化氮的濃度可能預示著潛在的肺部疾病。來源：李陽提供

得益于工程科學與力學的 James L. Henderson Jr. 紀念副教授 Huanyu "Larry" Cheng 開發(fā)的新型防水氣體傳感器，現(xiàn)在可以在潮濕環(huán)境中準確、連續(xù)地監(jiān)測二氧化氮和其他氣體，和他的團隊。

該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，以及一種靈活、多孔和靈敏的氣體傳感器。然而，濕度、汗水或其他濕氣暴露會使傳感器無法使用。

“我們無法避免環(huán)境中的濕度水平，這就是我們想要強調防潮性能的原因，”Cheng 說。

研究人員使用了與之前的氣體傳感器相同的激光誘導石墨烯 (LIG)——一種使用激光寫入組裝二維石墨烯層的快速、經(jīng)濟、環(huán)保的制造方法。然而，這一次，他們還在 LIG 傳感層的任一側添加了柔軟的彈性聚合物基板和防潮半透膜。

研究人員稱，這種新型傳感器可拉伸且柔軟，可以長時間佩戴在皮膚上。來源：李陽提供

“激光誘導的石墨烯是親水的，所以它本質上是一種吸水材料，”程說�！八畷�自然地進入材料并改變其特性。如果傳感器吸收了水分子，那將改變響應。通過使用帶有 LIG的半透膜，我們可以阻止水或濕氣進入傳感器。外，但仍然允許目標氣體分子的滲透。由于新材料具有彈性和柔軟性，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)，患有慢性阻塞性肺病(COPD) 或哮喘的患者的傳感器響應值是未患慢性阻塞性肺病 (COPD) 或哮喘患者的四倍多，這意味著患有慢性阻塞性肺病或哮喘的人的二氧化氮含量是其四倍以上在他們的呼氣中。

“有了這個傳感器，我們更接近于幫助病人的實際應用，”合著者、河北工業(yè)大學健康科學與生物醫(yī)學工程學院副教授李陽說�！斑@種傳感器可用于早期篩查過程，讓人們意識到可能會在以后發(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情況，以便他們可以采取早期預防措施，例如避開某些二氧化氮水平較高的地區(qū)�！�

程說，這種傳感器不僅可以用于監(jiān)測個人健康，還可以更好地了解人群的健康狀況。