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智能口罩帶集成傳感器可直接檢測人體呼出氣是否含有病毒病原體

2021-06-21 08:13:14 來源：科技日報

記者20日從天津大學獲悉，該校微納機電系統(tǒng)實驗室段學欣教授課題組研發(fā)了一款帶集成傳感器的智能口罩，可以直接檢測人體呼出氣是否含有病毒病原體。相關成果發(fā)表在國際權威雜志《生物傳感器與生物電子學》上。

據(jù)介紹，該智能口罩的傳感器由排列精密的納米線陣列構成，納米線的線寬和間距與病毒顆粒物的尺寸相匹配，納米線陣列就像一張“網”，可以精準捕獲呼出氣中的病毒顆粒。同時，科研人員還在納米線陣列上加了可以與帶有抗原的病毒發(fā)生免疫反應的抗體，一旦發(fā)生反應，會使整個傳感器的阻抗值變大。通過監(jiān)測傳感器阻抗值的變化，就可以初步檢測出是否含有病毒。課題組針對人體呼出氣的復雜性和口罩結構的特殊性，將傳感器設計成了“多孔膜—傳感器—柔性基底”的“三明治”結構：納米級的多孔膜將人體呼出的其他微米級顆粒阻擋在外，只有同樣是納米級的病毒才能穿過；柔性基底的設計則使傳感器與人體面部可以更貼合。

此外，課題組進一步開發(fā)了包括數(shù)模轉換器、運算放大器和無線傳輸單元在內的可穿戴集成電學系統(tǒng)。通過該集成電學系統(tǒng)，檢測結果能實時無線傳輸?shù)街悄苁謾CApp上。同時，這款可穿戴病毒“及時檢測”系統(tǒng)的重量僅為7.6克，完全不會影響佩戴的舒適性。

“該智能口罩可廣泛用于機場、海關、醫(yī)院等人流密集場所的快速篩查。”段學欣介紹，無線通信系統(tǒng)使口罩佩戴者或管理員能夠通過手機、平板電腦等智能終端安全地獲取信息，從而快速作出決策，在控制大流行病方面有著很重要的意義。

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