新型防水气体传感器可用于监测健康与环境

由于Huanyu Larry Cheng、James L.Henderson、Jr.Memorial工程科学和力学副教授及其团队开发的新型防水气体传感器，现在我们可以对潮湿环境中的二氧化氮和其他气体进行准确、连续的监测。

传感器检测呼吸中的二氧化氮，其浓度可能指示潜在的肺部疾病，或在特定环境中监测空气质量。该团队的方法发表在《微系统与纳米工程》上。

虽然Cheng之前开发了一种防水传感器，但该传感器只能检测温度和运动。Cheng还开发了高度可定制的微型气体传感器，以及灵活、多孔和灵敏的气体传感器。然而，湿度、汗水或其他湿气暴露使传感器无法使用。

“我们无法避免环境中的湿度水平，这就是为什么我们要强调防潮性能。”Cheng说。

研究人员使用了与之前的气体传感器相同的激光诱导石墨烯（LIG）——一种快速、经济、环保的制造方法，使用激光写入来组装二维石墨烯层。然而，这一次，他们还在LIG传感层的任一侧添加了软弹性聚合物基底和防潮半透膜。

“激光诱导石墨烯是亲水的，所以它本质上是一种吸水材料，”程说。“水会自然进入材料并改变其性能。如果传感器吸收了水分子，这将改变响应。通过使用带有LIG的半透膜，我们可以阻止水或湿气从外部进入，但仍允许目标气体分子渗透。由于这种新材料具有伸缩性和柔软性，因此可以在皮肤上佩戴一段时间。”

为了测试传感器，研究人员用它们来评估30个人的呼吸。他们发现，患有慢性阻塞性肺疾病（COPD）或哮喘的患者的传感器响应值比没有患有的患者高出四倍多，这意味着患有COPD或哮喘的人呼出的二氧化氮量是他们的四倍多。

“有了这种传感器，我们更接近于帮助患者的实际应用，”合著者、河北工业大学健康科学与生物医学工程学院副教授李阳说。“这种传感器可以用于早期筛查过程，让人们意识到可能在以后发展成更大问题的潜在状况，也可以用于现有的COPD或哮喘患者，以监测环境中可能暴露于二氧化氮的情况，以便他们可以采取早期预防措施，比如避免某些二氧化氮水平较高的区域。”

Cheng说，最终这种传感器不仅可以用于监测个人的健康状况，还可以更好地了解人群的健康状况。“这可以用于大规模研究，以提供以前其他类型传感器设备无法获取的信息，这让我感到兴奋。”