Sensor Gas Wearable Self-Heating Canggih untuk Pemantauan Kesehatan dan Lingkungan yang Akurat
Sebuah sensor gas wearable dikembangkan yang merupakan perbaikan dari sensor wearable yang ada karena menggunakan mekanisme self-heating yang meningkatkan sensitivitas. Ini memungkinkan pemulihan dan penggunaan ulang perangkat dengan cepat. Perangkat lain dari jenis ini memerlukan pemanas eksternal. Selain itu, sensor wearable lain memerlukan proses litografi yang mahal dan memakan waktu di bawah kondisi ruangan bersih.
Pekerjaan sebelumnya melibatkan penggunaan nanomaterial untuk sensing karena rasio luas permukaan terhadap volume yang besar membuatnya sangat sensitif; namun, nanomaterial bukanlah sesuatu yang dapat menerima sinyal, sehingga memerlukan elektroda interdigitated, yang seperti jari di tangan.
Peneliti menggunakan laser untuk membentuk satu garis nanomaterial yang sangat pori seperti grafen untuk sensor yang mendeteksi gas, biomolekul, dan di masa depan, kimia. Di bagian non-sensing dari platform perangkat, tim membuat serangkaian garis serpentine yang dilapisi perak. Ketika arus listrik diterapkan pada perak, wilayah sensing gas secara lokal menjadi panas karena resistansi listrik yang jauh lebih besar, sehingga menghilangkan kebutuhan akan pemanas terpisah.
Garis serpentine memungkinkan perangkat untuk meregang, seperti spring, untuk menyesuaikan dengan fleksi tubuh untuk sensor wearable.
Nanomaterial yang digunakan dalam pekerjaan ini adalah oksida grafen tereduksi dan disulfida molibdenum atau kombinasi keduanya, atau komposit logam oksida yang terdiri dari inti oksida seng dan cangkang oksida tembaga, mewakili dua kelas bahan sensor gas yang banyak digunakan — nanomaterial berdimensi rendah dan oksida logam. Menggunakan laser CO2, banyak sensor dapat dibuat pada platform. Rencananya adalah untuk memiliki puluhan hingga seratus sensor, masing-masing selektif terhadap molekul yang berbeda seperti hidung elektronik, untuk mendekode beberapa komponen dalam campuran kompleks.
Aplikasi termasuk sensor wearable untuk mendeteksi agen kimia dan biologis yang dapat merusak saraf atau paru-paru, dan pemantauan kesehatan pasien termasuk deteksi biomarker gas dari tubuh manusia dan deteksi polutan lingkungan yang dapat mempengaruhi paru-paru.
Sensor dapat mendeteksi nitrogen dioksida, yang dihasilkan oleh emisi kendaraan, dan sulfur dioksida, yang bersama dengan nitrogen dioksida menyebabkan hujan asam. Gas-gas ini dapat menjadi masalah dalam keselamatan industri.
Langkah berikutnya peneliti adalah untuk membuat array kepadatan tinggi, meningkatkan sinyal, dan membuat sensor lebih selektif. Ini mungkin melibatkan penggunaan machine learning untuk mengidentifikasi sinyal unik dari molekul individu pada platform.
