據報道,近日,記者在中國科學院化學所(以下簡稱“化學所”)活體分析化學院重點實驗室看到,研究人員將一塊指甲蓋大的傳感器放置在一只小鼠鼻腔處,電腦屏幕上即可顯示出它的呼吸頻率。
化學所研究員毛蘭群介紹說,這塊傳感器是基于石墨炔材料研發(fā),實現了小鼠呼吸頻率變化的快速、高精度監(jiān)測。未來,這種基于呼吸頻率活體精準測量的原理可望進一步發(fā)展成為一種新的活體信號記錄方法,希望被用在部分神經生理和病理的研究中。
該研究近期在《德國應用化學》上發(fā)表。
研究人員在對多種碳材料進行調研后,發(fā)現化學所有機固體實驗室開發(fā)的新材料石墨炔可能對水具有良好的響應。石墨炔由炔鍵和苯環(huán)連接而成,具有豐富的碳化學鍵和大的共軛體系。而石墨炔的炔鍵,則使其氧化后與水的結合能力更強,響應速度也更快。
毛蘭群團隊研究人員對石墨炔材料進行了氧化處理,證實了以上想法,他們最終將這一原理制作成一個尺寸小巧的傳感器。
呼吸,和體溫、脈搏、血壓一起,被視為生命的四大體征。呼吸頻率已經被證實和情緒、認知、行為、生理等密切相關。進一步的實驗在活體動物上開展。研究人員將小傳感器芯片置于小鼠鼻腔周圍,加上0.5伏電壓,實現了呼吸頻率的精準記錄。
實驗結果表明,缺血狀態(tài)下的小鼠具有每分鐘上百次的呼吸,傳感器的響應時間達7毫秒,精度達到了0.1%。這是目前世界上報道的最快傳感器之一。
目前,研究人員正致力于發(fā)展無線、柔性的傳感器。他們期待,這些研究成果能走出實驗室,真正在日常生活中得到應用。
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