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- 密歇根大學(xué)研發(fā)可穿戴式蒸汽傳感器
- 來(lái)源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2014/8/14
密歇根大學(xué)正在研發(fā)一種新型的可穿戴式蒸汽傳感器，有一天將可以為患者提供不間斷的疾病監(jiān)測(cè)，包括糖尿病、高血壓、貧血或肺部疾病等。
包括谷歌眼鏡和蘋(píng)果iWatch在內(nèi)的可穿戴技術(shù)，都是蓬勃發(fā)展的市場(chǎng)，預(yù)計(jì)將在未來(lái)四年內(nèi)增長(zhǎng)到140億美元的規(guī)模。
新型傳感器可以檢測(cè)出空氣中含有的通過(guò)呼吸或者由皮膚釋放出的化學(xué)物質(zhì)，該設(shè)備可能會(huì)是第一款可識(shí)別廣泛化學(xué)物質(zhì)而不是物理屬性的可穿戴設(shè)備。 密歇根大學(xué)的研究人員正在與美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)合作編寫(xiě)程序來(lái)把這款移動(dòng)設(shè)備從實(shí)驗(yàn)室搬到市場(chǎng)上。
“每一種疾病都有它自己的生物標(biāo)記，所以該設(shè)備能夠檢測(cè)出來(lái)，” 生物醫(yī)學(xué)工程教授Sherman Fan說(shuō)。“例如對(duì)于糖尿病來(lái)說(shuō)，丙酮是一種標(biāo)記。”
其他可以被檢測(cè)出的化學(xué)元素包括一氧化氮和氧氣，它可以指出高血壓、貧血或肺部疾病的正常水平。
Fan正在和電氣計(jì)算機(jī)工程副教授朝暉鐘共同研發(fā)這款傳感器，一同的還有正在攻讀電子工程學(xué)位的Girish Kulkarni。研究人員說(shuō)他們的設(shè)備比同行更快、更小、更可靠，他們的體積過(guò)于龐大而不適合作為可穿戴設(shè)備。新型傳感器可以檢測(cè)出更廣泛的化學(xué)物質(zhì)。
除了疾病監(jiān)測(cè)外，傳感器還有其他方面的應(yīng)用。它能夠指示出實(shí)驗(yàn)室危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏的情況，或者應(yīng)用在其他地方，或者提供關(guān)于空氣質(zhì)量的數(shù)據(jù)
“通過(guò)我們的平臺(tái)技術(shù)，我們可以測(cè)量出同一時(shí)間的各種化學(xué)物質(zhì)，或者修改設(shè)備來(lái)使其僅針對(duì)特定的化學(xué)物質(zhì)，所以它具備了無(wú)限的可能性，”鐘說(shuō)。
為了創(chuàng)造他們的技術(shù)，研究人員采用了獨(dú)特的方法來(lái)檢測(cè)分子。
“納米電子傳感器通常依賴(lài)于檢測(cè)傳感器和分子在空氣或溶液中的的電荷轉(zhuǎn)移。”Kulkarni說(shuō)。
然而，這些以前的技術(shù)通常會(huì)導(dǎo)致被發(fā)現(xiàn)的分子和傳感器本身進(jìn)行強(qiáng)有力的結(jié)合。 這種結(jié)合會(huì)減慢檢測(cè)的速度。
無(wú)需檢測(cè)分子電荷，我們使用的是一種叫做電外差混合式的技術(shù)，我們觀察這些偶極子之間的相互作用與分子之間的聯(lián)系，同時(shí)讓納米傳感器處于高頻段。”Girish說(shuō)。
這種技術(shù)使得應(yīng)用石墨烯成為了可能，結(jié)果是極快的響應(yīng)時(shí)間（千分之一秒），與現(xiàn)有技術(shù)的幾十或幾百秒形成了鮮明的對(duì)比，它還極大地增加了設(shè)備的靈敏度。 傳感器可以檢測(cè)出比率是十億分之幾的樣本分子數(shù)。
這些納米電子石墨烯蒸汽傳感器可以完全嵌入到微量氣體層析系統(tǒng)中，這對(duì)于氣體分析來(lái)說(shuō)是黃金標(biāo)準(zhǔn)，研究人員說(shuō)。整個(gè)微量氣體層析系統(tǒng)可以集成在一個(gè)低功耗的芯片上，并嵌入到只有徽章大小的裝置中，所以它可以戴在身體上來(lái)提供針對(duì)特殊環(huán)境的非侵入性和連續(xù)性監(jiān)測(cè)。
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