Science >> Wetenschap >  >> nanotechnologie

Nieuwe draagbare sensor volgt nauwkeurig kleine veranderingen in het ademhalingsproces

Credit:Geavanceerde materialen (2024). DOI:10.1002/adma.202312621

Wetenschappers uit Manchester hebben een nieuw type draagbare sensor ontwikkeld die uw ademhaling nauwkeurig kan volgen, zelfs de kleinste veranderingen in het uit- en inademproces. Deze innovatie wordt beschreven in een onderzoek gepubliceerd in Advanced Materials , maakt de weg vrij voor een betere monitoring van de gezondheid en ziektes van de luchtwegen.

De sensor, gebaseerd op een 2D-materiaal genaamd hexagonaal boornitride (h-BN), is aanzienlijk gevoeliger en nauwkeuriger dan eerdere ontwerpen. Het kan zelfs subtiele variaties in het adempatroon detecteren, zoals die veroorzaakt door astma of slaapapneu.

"Onze sensor is als een zeer nauwkeurige microfoon voor je ademhaling", zegt hoofdauteur prof. Cinzia Casiraghi, onderzoeker aan de Universiteit van Manchester. "Het kan de kleinste veranderingen in de luchtstroom opmerken en waardevolle fysiologische informatie over een individu verschaffen, bijvoorbeeld met betrekking tot zijn hart-, neurologische en longaandoeningen, evenals bepaalde soorten ziekten."

Draadloos detectiesysteem voor ademhalingsmonitoring. Credit:Geavanceerde materialen (2024). DOI:10.1002/adma.202312621

Hoe het werkt

Het actieve materiaal in de sensor is gemaakt van een hexagonale boornitride-inkt, die is ontworpen door supramoleculaire chemie om een ​​verbeterde gevoeligheid voor watermoleculen te bieden. De inkt wordt in de vorm van een dunne film tussen de elektroden afgezet en vervolgens wordt er een wisselend elektrisch veld op de elektroden aangebracht.

Wanneer u in- en uitademt, verandert het elektrische signaal van de film op basis van de plaatselijke vochtigheid, waardoor een karakteristieke "V-vorm" wordt weergegeven die verband houdt met de volledige ademhalingscyclus. Veranderingen in de V-vorm kunnen daarom worden toegeschreven aan veranderingen in het uit- en inademproces, bijvoorbeeld door hoesten, koorts, loopneus en verstopte neus.

De nieuwe sensor heeft verschillende voordelen ten opzichte van bestaande technologieën. Het is gevoeliger, wat betekent dat het kleinere veranderingen in de ademhaling kan detecteren. Het is ook sneller, met een responstijd van slechts milliseconden. En het wordt niet beïnvloed door temperatuur of andere omgevingsfactoren, waardoor het betrouwbaarder is voor gebruik in de echte wereld. Bovendien kan het eenvoudig in gezichtsmaskers worden geïntegreerd.

Kruisgevoeligheidstest onder verschillende omgevingsomstandigheden. Credit:Geavanceerde materialen (2024). DOI:10.1002/adma.202312621

Potentiële toepassingen

De onderzoekers zijn van mening dat hun sensor het potentieel heeft om een ​​revolutie teweeg te brengen in de manier waarop we de gezondheid van de luchtwegen monitoren, en dat deze kan worden gebruikt om de effectiviteit van ademhalingsbehandelingen te volgen.

"Deze sensor heeft het potentieel om een ​​echt verschil te maken in de levens van mensen met ademhalingsproblemen", zegt Dr. Liming Chen, postdoc in de Casiraghi-groep die aan dit project heeft gewerkt. "Het zou ons kunnen helpen ziekten eerder te diagnosticeren, de progressie van ziekten te volgen en te helpen bij het maken van gepersonaliseerde behandelplannen."

De onderzoekers werken nu aan het uitbreiden van de technologie om een ​​hoge gevoeligheid en selectiviteit te bereiken voor geselecteerde biomarkers in de adem die verband houden met ziekten, bijvoorbeeld ammoniak in de luchtwegen.

Ze hopen dat hun technologie in de nabije toekomst in handen komt van patiënten en zorgverleners.

Meer informatie: Liming Chen et al., Draagbare sensoren voor ademmonitoring op basis van zeshoekige boornitride-inkten op waterbasis, gemaakt met supramoleculaire functionaliteit, Geavanceerde materialen (2024). DOI:10.1002/adma.202312621

Journaalinformatie: Geavanceerde materialen

Aangeboden door Universiteit van Manchester




Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Kan Nieuw-Zeeland de nationale beschermingsinspanningen ter bestrijding van plaagzoogdieren coördineren?
  2. Gedetailleerd overzicht van oude Britse vogels onthult potentiële kandidaten voor herwildering
  3. Onderzoekers ontdekken toxine dat bacteriën op ongekende manieren doodt
  4. Energiebesparende LED's stimuleren wereldwijd lichtvervuiling
  5. Bronnen van fouten in gelelektroforese
  6. De bergleeuw in de wijk San Francisco is verdoofd
  7. Leef snel, sterf jong:signaaldetectietheorie bijwerken
  8. Onderzoek naar de levensstijl van microben
  9. Alternatief voor cellulaire ademhaling

    De productie van energie uit organische verbindingen, zoals glucose, door oxidatie met behulp van chemische (meestal organische) verbindingen uit een cel als "elektronenacceptoren" wordt fermentatie genoemd. D

Wetenschap