聚合物基柔性气体传感器-水汽、形变信号屏蔽新思路

东西方医学在诊断方法中均不约而同提出,闻病人的呼吸是疾病诊断的一种必要手段(希波克拉底《医典》、扁鹊《皇帝八十一难经》)。现代医学证明,呼吸气作为人的一种代谢产物,和人体内的各个生物化学反应高度相关,通过检测人体上呼吸道和皮肤的呼出气中的特征标志物可以有效反映人体的生理或病理状态。例如,研究发现肺癌呼出物中的特征标志物有42种,分属于7大类挥发性有机化合物(烃类、醇类、醛类、酮类、酯类、腈类和芳香族化合物)。目前,使用气体传感器阵列实现癌症的呼吸检测已经被广泛证明,然而,大部分气体传感器对水有较大的响应,干扰特征标志物的传感信号。此外,当传感器检测人体皮肤呼吸气的时候,人体运动导致的皮肤应变也会干扰柔性传感器的传感信号。

针对这些问题,天津大学的邓云峰副教授、西安电子科技大学吴巍炜副教授和以色列理工学院Hossam Haick教授合作提出了一种新的策略用于制备有效抵御水和人体运动影响的柔性气体传感器。在前期WDFA方法的基础上(Free-Standing and Eco-Friendly Polyaniline Thin Films for Multifunctional Sensing of Physical and Chemical Stimuli, Advanced  Functional Materials, 2017, 27(40), 1703147),使用水油双相界面组装的方法,在聚苯胺敏感层表面覆盖油酸分子层,制备的气体传感器能够有效抵御350 ppm浓度以下水汽对挥发性有机化合物的影响,并保证挥发性有机化合物的传感信号不受影响。此外,通过组装油酸层后,气体传感器对机械运动的响应也有着一定程度的减小。这一研究对制备用于人体生理或病理检测的可穿戴器件提供了一种新思路。相关结果近期发表在Advanced Healthcare Materials 上(10.1002/adhm.201800232)。