密歇根大学正在开发一种新型可穿戴蒸汽传感器,有一天可以为患者提供不间断的疾病监测,包括糖尿病、高血压和贫血。
包括谷歌眼镜和苹果iWatch在内的可穿戴技术是一个蓬勃发展的市场,预计在未来四年内将增长到1亿美元。
新传感器可以检测空气中通过呼吸或皮肤释放的化学物质,该设备可能是第一个识别多种化学物质而不是物理属性的可穿戴设备。
密歇根大学的研究人员正在与国家科学基金会的创新团队合作编写程序,将移动设备从实验室推向市场。
“每种疾病都有自己的生物标志物,因此该设备能够检测到它,”生物医学工程教授谢尔曼范说。
“例如,对于糖尿病,丙酮是一种标志物。
”其他可以检测到的化学元素包括一氧化氮和氧气,它们可以表明高血压、贫血或肺部疾病的正常水平。
Fan 正在与电气和计算机工程副教授 Chao Huizhong 以及正在攻读电气工程学位的 Girish Kulkarni 一起开发该传感器。
研究人员表示,他们的设备比同类设备更快、更小、更可靠,但同类设备体积太大,不适合作为可穿戴设备。
新传感器可以检测更广泛的化学物质。
除了疾病监测之外,传感器还有其他应用。
它可以指示实验室中危险化学品的泄漏,或在其他地方使用,或提供空气质量数据。
“利用我们的平台技术,我们可以同时测量多种化学品,或者修改设备使其仅针对特定化学品,因此开辟了无限的可能性,”钟说。
为了创造他们的技术,研究人员使用了一种独特的方法来检测分子。
“纳米电子传感器通常依赖于检测传感器和空气或溶液中分子的电荷转移,”库尔卡尼说。
然而,这些先前的技术通常会导致所发现的分子与传感器本身的牢固结合。
这种组合会减慢检测速度。
我们没有检测分子电荷,而是使用一种称为电外差杂交的技术,在该技术中,我们观察这些偶极子之间的相互作用以及分子之间的连接,同时将纳米传感器保持在高频。
”吉里什说。
该技术使石墨烯的应用成为可能,其结果是极快的响应时间(数千秒),与现有技术的数十或数百秒形成鲜明对比。
它还极大地提高了设备??的灵敏度。
该传感器可以以十亿分之一的比例检测样品中的分子数量。
研究人员表示,这些纳米电子石墨烯蒸气传感器可以完全嵌入痕量气相色谱系统中,这是气体分析的黄金标准。
整个微量气相色谱系统可以集成在低功耗芯片上,并嵌入到徽章大小的设备中,因此可以佩戴在身上,对特定环境提供非侵入性的连续监测。
“我们认为这个设备可能对社会非常有益,”范说。