Сенсор под носом для мониторинга здоровья и диагностики заболеваний

Китайские ученые из Хэйбэйского технологического университета, Главной больницы Тяньцзиньского медицинского университета, университета Бэйхан и специалисты университета штата Пенсильвания (США) совместно разработали растягивающийся, удобный для размещения на коже, водонепроницаемый датчик, который можно носить под носом для анализа дыхания пациента. Сенсор создан на основе графена, индуцированного лазером.

Данные этого исследования были опубликованы в журнале Microsystems & Nanoengineering.

Такой сенсор может быть использован для раннего скрининга, для того чтобы вовремя зарегистрировать потенциальную проблему, которая впоследствии может перерасти в более серьезное заболевание, а также для пациентов с хроническим обструктивным заболеванием легких (ХОБЛ) или астмой. Устройство используется и для мониторинга окружающей среды на предмет потенциального воздействия диоксида азота, позволяя своевременно принять ранние профилактические меры, например, избегать определенных районов с повышенным уровнем диоксида азота.

Основываясь на результатах более ранней работы специалистов университета Пенсильвания по созданию водонепроницаемого датчика температуры и движения, а также миниатюрного газового датчика, ученые смогли использовать индуцированный лазером графен (laser-induced graphene, LIG) для создания функционального газового датчика.

Сенсор изготовлен в виде сэндвича на основе влагостойкой мембраны, что позволяет ему работать во влажной среде, например, непосредственно под носом пациента, чтобы отслеживать его дыхание.

По словам разработчиков,

Индуцированный лазером графен гидрофилен, поэтому по своей сути он является водопоглощающим материалом. Вода естественным образом проникает в материал и изменяет его свойства. Если молекулы воды будут поглощаться датчиком, это изменит его реакцию. Используя полупроницаемую мембрану с LIG, мы можем блокировать воду или влагу снаружи, но при этом обеспечить проникновение целевой молекулы газа. Поскольку новый материал является растяжимым и мягким, его можно носить на коже в течение длительного времени, не вызывая раздражения.

В ходе тестирования с участием 30 людей ученые обнаружили, что прототип носимого датчика двуокиси азота показал хорошие результаты - показания в четыре раза выше у пациентов с ХОБЛ и астмой, чем у тех, кто не страдает астмой, что соответствует более высокому содержанию диоксида азота в их дыхании. Это может быть использовано в крупномасштабном исследовании для получения информации, которая ранее была недоступна при использовании других типов сенсорных устройств.