Sensor de Gás Vestível com Autoaquecimento Avançado para Monitoramento Preciso de Saúde e Ambiente

Foi desenvolvido um sensor de gás vestível que melhora os sensores vestíveis existentes porque usa um mecanismo de autoaquecimento que aumenta a sensibilidade. Permite recuperação rápida e reutilização do dispositivo. Outros dispositivos desse tipo requerem aquecedor externo. Além disso, outros sensores vestíveis requerem processo de litografia caro e demorado em condições de sala limpa.

Design Inovador com Laser e Nanomateriais

Trabalhos anteriores envolviam uso de nanomateriais para sensoriamento porque sua grande razão superfície-volume os torna altamente sensíveis; no entanto, o nanomaterial não recebe sinal, exigindo eletrodos interdigita dos, como os dedos de uma mão.

Os pesquisadores usaram um laser para padronizar uma única linha altamente porosa de nanomaterial similar a grafeno para sensores que detectam gás, biomoléculas e, no futuro, produtos químicos. Na parte não sensora da plataforma do dispositivo, a equipe criou uma série de linhas serpentinas revestidas com prata. Quando uma corrente elétrica é aplicada à prata, a região de detecção de gás aquece localmente devido à resistência elétrica significativamente maior, eliminando a necessidade de aquecedor separado.

As linhas serpentinas permitem que o dispositivo se estique, como molas, para se ajustar à flexão do corpo para sensores vestíveis.

Materiais e Futuras Matrizes de Alta Densidade

Os nanomateriais usados são óxido de grafeno reduzido e dissulfeto de molibdênio ou uma combinação dos dois, ou um composto de óxido metálico consistindo de um núcleo de óxido de zinco e uma casca de óxido de cobre, representando as duas classes de materiais nanomateriais de sensor de gás amplamente usados — nanomateriais de baixa dimensionalidade e óxidos metálicos. Usando laser de CO², múltiplos sensores podem ser feitos na plataforma. O plano é ter de dezenas a cem sensores, cada um seletivo a uma molécula diferente como um nariz eletrônico, para decodificar múltiplos componentes em uma mistura complexa.

Aplicações incluem sensor vestível para detectar agentes químicos e biológicos que podem danificar nervos ou pulmões, e monitoramento de saúde do paciente incluindo detecção de biomarcadores gasosos do corpo humano e detecção ambiental de poluentes que afetam os pulmões.

O sensor pode detectar dióxido de nitrogênio, produzido por emissões de veículos, e dióxido de enxofre, que, junto com o dióxido de nitrogênio, causa chuva ácida. Esses gases podem ser um problema em segurança industrial.

O próximo passo dos pesquisadores é criar matrizes de alta densidade, melhorar o sinal e tornar os sensores mais seletivos. Isso pode envolver uso de aprendizado de máquina para identificar sinais distintos de moléculas individuais na plataforma.