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.工程科學與力學紀念副教授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傳感層的兩側添加了柔軟的彈性聚合物基板和防潮的半透膜。

據研究人員稱，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
“激光誘導的石墨烯是親水的，所以它本質上是一種吸水材料，”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。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，患有慢性阻塞性肺�。–OPD）或哮喘的患者的傳感器響應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用，”共同作者，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。“這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。