Um altamente sensível, sensor de gás vestível para monitoramento ambiental e de saúde humana pode em breve estar disponível comercialmente, de acordo com pesquisadores da Penn State e da Northeastern University.

O dispositivo sensor é uma melhoria nos sensores vestíveis existentes porque usa um mecanismo de autoaquecimento que aumenta a sensibilidade. Ele permite a rápida recuperação e reutilização do dispositivo. Outros dispositivos deste tipo requerem um aquecedor externo. Além disso, outros sensores vestíveis requerem um processo de litografia caro e demorado em condições de sala limpa.

Mão e braço mostrando o sensor aplicado à gravação interna com o tamanho do telefone móvel lido ao lado.

"As pessoas gostam de usar nanomateriais para detecção porque sua grande proporção entre superfície e volume os torna altamente sensíveis, "disse Huanyu Cheng, professor assistente de ciência da engenharia e mecânica e ciência dos materiais e engenharia, Estado de Penn. "O problema é que o nanomaterial não é algo que possamos conectar facilmente com fios para receber o sinal, necessitando de algo chamado eletrodos interdigitados, que são como os dígitos da sua mão. "

Cheng e sua equipe usam um laser para padronizar uma única linha altamente porosa de nanomaterial semelhante ao grafeno para sensores que detectam gás, biomoléculas, e no futuro, produtos químicos. Na parte sem detecção da plataforma do dispositivo, a equipe cria uma série de linhas serpentinas que revestem com prata. Quando eles aplicam uma corrente elétrica à prata, a região de detecção de gás irá aquecer localmente devido à resistência elétrica significativamente maior, eliminando a necessidade de um aquecedor separado. As linhas serpentinas permitem que o dispositivo se estique, como molas, para se ajustar à flexão do corpo para sensores vestíveis.

Os nanomateriais usados ​​neste trabalho são óxido de grafeno reduzido e dissulfeto de molibdênio, Ou uma combinação dos dois; ou um composto de óxido de metal que consiste em um núcleo de óxido de zinco e uma casca de óxido de cobre, representando as duas classes de materiais de sensores de gás amplamente usados ​​- nanomateriais de baixa dimensão e de óxido de metal.

"Usando um CO ₂ laser, frequentemente encontrado em oficinas mecânicas, podemos facilmente fazer vários sensores em nossa plataforma, "Cheng disse." Planejamos ter dezenas a cem sensores, cada um seletivo para uma molécula diferente, como um nariz eletrônico, para decodificar vários componentes em uma mistura complexa. "

A Agência de Redução de Ameaças de Defesa dos EUA está interessada neste sensor vestível para detectar agentes químicos e biológicos que podem danificar os nervos ou pulmões, de acordo com os pesquisadores. Uma empresa de dispositivos médicos também está trabalhando com a equipe para aumentar a produção para o monitoramento da saúde do paciente, incluindo detecção de biomarcador gasoso do corpo humano e detecção ambiental de poluentes que podem afetar os pulmões.

Ning Yi, um estudante de doutorado no laboratório de Chen e co-autor principal do artigo publicado online no Journal of Materials Chemistry A , disse, "Nesse artigo, mostramos que podíamos detectar dióxido de nitrogênio, que é produzido pelas emissões dos veículos. Também podemos detectar dióxido de enxofre, que, junto com dióxido de nitrogênio, causa chuva ácida. Todos esses gases podem ser um problema para a segurança industrial. "

Os pesquisadores disseram que o próximo passo é criar matrizes de alta densidade e tentar algumas idéias para melhorar o sinal e tornar os sensores mais seletivos. Isso pode envolver o uso de aprendizado de máquina para identificar os sinais distintos de moléculas individuais na plataforma.