حسگرهای تنفسی جدید ممکن است نظارت بر سلامت و محیط زیست را بهبود بخشند

ت20 مه 2022 – سارا اسمال، دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا -اعتبار: لی یانگ و همکاران، ACS Applied Materials & Interfaces (2022). DOI

به گفته محققان، حسگرهای منعطف، متخلخل و بسیار حساس دی اکسید نیتروژن جدید ساخته شده که می توانند روی پوست و لباس اعمال شوند، کاربردهای بالقوه ای در مراقبت های بهداشتی، نظارت بر سلامت محیط زیست و استفاده نظامی دارند.

محققان به رهبری Huanyu “Larry” Cheng، استادیار علوم مهندسی و مکانیک در ایالت پن، طرح‌های حسگر خود را (که بر اساس مدل‌های قبلی ساخته شده‌اند) و نتایج را در مواد و رابط‌های کاربردی ACS منتشر کردند.

سنسورها دی اکسید نیتروژن را از طریق تنفس در صورت چسباندن در زیر بینی یا از تعریق، اگر در جای دیگری از بدن متصل است، نظارت می کنند. برخلاف نمونه‌گیری خون، اتصال مستقیم پوست امکان نظارت مداوم و طولانی مدت بر گاز را فراهم می‌کند.چنگ توضیح داد که در حالی که حسگرهای مشابهی وجود دارد، یک تمایز اصلی طراحی جدید قابلیت تنفس است.

او گفت: “مواد ی که معمولا برای سنسورهای گاز استفاده می شود، انعطاف پذیر هستند، اما متخلخل نیستند.” “انباشته شدن رطوبت آب از سطح پوست به طور بالقوه می تواند منجر به تحریک یا آسیب به سطح پوست شود. ما باید مطمئن شویم که دستگاه می تواند متخلخل باشد تا رطوبت بتواند بدون انباشته شدن روی سطح از سنسور عبور کند.”

چنگ گفت: «نوشتن مستقیم لیزری شبیه به تولید افزودنی است زیرا نصب آن آسان و کم هزینه است و لیزر به طور گسترده ای در دسترس است. این فرآیند نسبتاً قوی، سریع است و می‌توان آن را تا تولید در مقیاس بزرگ افزایش داد.»

چنگ و تیمش نوعی ماده به نام کوپلیمرهای بلوک را با رزین در حسگرهای نوشتن لیزری با قابلیت تنفس مطلوب ادغام کردند.

چنگ گفت: «ادغام بلوک کوپلیمر فراتر از موادی است که ما استفاده کرده‌ایم، بنابراین ما گسترش مواد بستر را از لایه نازک معمولی به تقریباً هر چیزی کاوش کردیم. “این می تواند به ما قابلیت تنفس و تنظیم اندازه منافذ را بدهد.”

چنگ گفت که این حسگر می تواند شرایطی مانند بیماری مزمن انسدادی ریه را که دی اکسید نیتروژن می تواند باعث ایجاد یا بدتر شدن آن شود، نظارت کند. او همچنین خاطرنشان کرد که در حالی که حسگرها به طور خاص برای تشخیص دی اکسید نیتروژن ساخته شده اند، آنها به طور بالقوه می توانند انواع گازها و نشانگرهای زیستی را شناسایی کنند – برای مثال برای تعیین سطح گلوکز برای نظارت بر دیابت یا شناسایی خطرات در محیط های صنعتی یا جنگی.

وی گفت: این حسگرها می توانند برای نظارت بر گاز در محیط نیز مفید باشند. ما می‌توانیم کیفیت هوا را کنترل کنیم و بیماران را از نگرانی‌های احتمالی در مورد دود اگزوز خودروها آگاه کنیم. سپس، آنها می‌توانند از این اطلاعات برای اجتناب از مناطق خاصی در روزهای خاص استفاده کنند.»

سایر نویسندگان این مقاله عبارتند از لی یانگ، هوادونگ جی، چویژو منگ، گوانهائو ژنگ، ژو چن، گوانگیو نیو، جیای یان، یه ژو و شیجی گوئو، همه از دانشگاه فناوری هبی در تیانجین، چین. و یوهانگ لی از دانشگاه بیهانگ در پکن.