De nouvelles options pour la surveillance de la santé et de l’environnement avec un capteur de gaz étanche


De nouvelles options pour la surveillance de la santé et de l'environnement avec un capteur de gaz étanche

Un nouveau capteur de étanche peut être porté sous le nez les niveaux de dioxyde d’azote dans l’air que nous respirons, ce qui peut indiquer d’éventuelles maladies pulmonaires. Crédit : fourni par Li Yang

Une précise et continue du dioxyde d’azote et d’autres gaz dans les environnements humides est désormais possible grâce à un nouveau capteur de gaz résistant à l’eau développé par Huanyu « Larry » Cheng, professeur associé James L. Henderson Jr. Memorial de sciences de l’ingénieur et de mécanique. et son équipe.

Le capteur détecte le dioxyde d’azote dans l’air respirable, dont les niveaux peuvent indiquer d’éventuelles maladies pulmonaires, ou dans des environnements spécifiques pour surveiller la qualité de l’air. L’approche de l’équipe a été publiée dans Microsystèmes & Nanoingénierie.

Alors que Cheng avait précédemment développé un capteur étanche, ce capteur ne pouvait détecter que la température et le mouvement. Cheng a également développé un capteur de gaz à micro-échelle hautement personnalisable, ainsi qu’un capteur de gaz flexible, poreux et sensible. Cependant, l’humidité, la sueur ou d’autres effets de l’humidité ont rendu les capteurs inutilisables.

« Nous ne pouvons pas éviter l’humidité dans l’environnement, nous avons donc voulu mettre en évidence la propriété étanche à l’humidité », a déclaré Cheng.

Les chercheurs ont utilisé le même graphène induit par laser (LIG) – une méthode de fabrication rapide, bon marché et respectueuse de l’environnement qui crée des couches bidimensionnelles de graphène par écriture laser – comme dans les capteurs de gaz précédents. Cette fois, cependant, ils ont également ajouté un substrat polymère élastomère souple et une membrane semi-perméable résistante à l’humidité de chaque côté de la couche du capteur LIG.

De nouvelles options pour la surveillance de la santé et de l'environnement avec un capteur de gaz étanche

Le nouveau capteur est extensible et doux, ce qui lui permet d’être porté longtemps sur la peau, selon les chercheurs. Crédit : fourni par Li Yang

« Le graphène induit par laser est hydrophile, c’est donc intrinsèquement un matériau absorbant l’eau », a déclaré Cheng. « L’eau pénètre naturellement dans le matériau et modifie ses propriétés. Lorsque les molécules d’eau sont absorbées par le capteur, cela modifie la réponse. En utilisant une membrane semi-perméable avec le LIG, nous pouvons bloquer l’eau ou l’humidité vers l’extérieur tout en permettant la perméation de la molécule de gaz cible. Parce que le nouveau matériau est extensible et doux, il peut être porté longtemps contre la peau sans provoquer d’irritation. »

Pour tester les capteurs, les chercheurs ont analysé les respirations de 30 personnes. Ils ont constaté que les lectures de réponse des capteurs étaient plus de quatre fois plus élevées chez les patients atteints de maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC) ou d’asthme que chez ceux sans asthme, ce qui signifie que les personnes atteintes de MPOC ou d’asthme avaient plus de quatre fois plus de dioxyde d’azote dans leur expiration.

« Avec ce capteur, nous sommes beaucoup plus proches de l’application réelle de l’aide à un patient », a déclaré le co-auteur Li Yang, professeur agrégé à l’École des sciences de la et du génie biomédical de l’Université de technologie du Hebei. « Ce capteur pourrait être utilisé pour le processus de dépistage précoce pour alerter quelqu’un de l’état potentiel qui pourrait plus tard se transformer en un problème plus important, et aussi pour le patient BPCO ou asthmatique existant pour surveiller l’environnement pour un état surveiller l’exposition possible au dioxyde d’azote afin ils peuvent prendre des mesures préventives précoces, comme éviter certaines zones avec des niveaux plus élevés de dioxyde d’azote.

Cheng a déclaré que ce capteur pourrait éventuellement être utilisé non seulement pour surveiller le bien-être individuel, mais aussi pour mieux comprendre la santé d’une population.


De nouveaux capteurs de gaz respiratoires peuvent améliorer la surveillance de la santé et de l’environnement


Plus d’information:
Li Yang et al, Capteurs de gaz NOx à base de graphène induits par laser, extensibles et résistants à l’humidité pour la surveillance de l’environnement et l’analyse de l’haleine, Microsystèmes & Nanoingénierie (2022). DOI : 10.1038/s41378-022-00414-x

Fourni par l’Université d’État de Pennsylvanie

Citation: New Options for Health, Environmental Monitoring with Water-Resistant Gas Sensor (2 août 2022), extrait le 2 août 2022 de https://phys.org/news/2022-08-options-health-environmental-water-resistant -gaz .html

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