唧唧堂名校科研介绍2014-09-03 6:41 PM

可穿戴式气相传感器能“闻“出糖尿病

一种可佩戴气相传感器可通过采集由皮肤呼出或释放的空气传播式生物标识物来监测如糖尿病和高血压等疾病。密歇根大学生物医学工程教授Sherman Fan表示,这类疾病每种都具有自身能被设备检测到的生物标志物,例如丙酮就是代表糖尿病的一个标记。其他可被检测的生物标记物也包括一氧化氮和氧气,其异常水平可指示例如高血压,贫血或肺病等病情。Fan和电子和计算机工程副教授Zhaohui Zhong以及电气工程准博士生Girish Kulkarni一起开发了该传感器。 比起同类过大的可穿戴产品来说,这种装置更快更小。 

其他应用程序 

除了疾病监测之外,该传感器还具有其它应用。它将能记录下实验室或其他地方的危险化学品泄漏或能提供有关空气质量的数据。Zhong表示,我们可以通过利用这项平台技术来同时测量各种化学品,或修改设备来锁定特定的化学物质,总之具有无限可能性。 

为了建立该项技术,研究人员采取了独特方法来检测分子。 Kulkarni表示,纳米电子传感器通常依赖于对传感器和空气或溶液中的分子之间的电荷转移的检测。然而这些先前的技术通常会错误检测到分子间固有的强键和传感器本身,这种化学键结合导致了极慢的检出率。 

响应时间:十分之一秒
 
Kulkarni表示,我们则使用被称为“外差混频”的新技术而非先前的分子电荷检测,利用这一新技术我们观察了高频率下与这些分子和纳米传感器有关的偶极子之间的相互作用。这项技术通过使用石墨烯实现了十分之一秒的极快响应时间而非现存技术实现的几十或几百秒的较慢响应时间。此外它还极大提升了设备灵敏度。该传感器可检测出样本比率仅为数十亿分之一大小的分子。 

研究人员表示,这些纳米电子石墨烯气相感应器能被完全嵌入被称为气相分析黄金标准的microgas色谱系统中。整个microgas色谱系统可被集成于单个低功率运行芯片上,并被嵌入在徽章大小的可穿戴设备中,这种设备能被穿戴在身上来提供对特定健康状况非侵入性的连续性监测。 这项装置将对社会带来巨大裨益。 

研究人员与美国国家科学基金会的创新特种部队项目联手合作致力于将该设备从实验室推广进入移动设备市场。

英文报道: 
WEARABLE VAPOR SENSOR CAN ‘SMELL’ DIABETES
http://www.jijitang.com/note/5921

论文原文: 
《用于快速灵敏蒸气检测的石墨烯纳米电子差传感器》, 2014年7月7日发表于《Nature Communications》 
http://www.jijitang.com/note/5920

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