科学家开发出新型无电池乳酸传感器
2024-05-23 11:24:36
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导读巴斯的科学家推出了一种突破性的碳基传感器,用于检测唾液中的乳酸水平,从而无需电源。研究人员与工业合作伙伴 Integrated Graphene 合...
巴斯的科学家推出了一种突破性的碳基传感器,用于检测唾液中的乳酸水平,从而无需电源。
研究人员与工业合作伙伴 Integrated Graphene 合作,发明了一种新型化学传感器(用于乳酸传感),该传感器利用电力工作,但无需参比电极或电池供电。与基于酶的传感器相比,新设计可能具有更低的成本、更长的保质期和更易于小型化等优点。
该传感器被证明可以检测乳酸,这是身体在运动过程中代谢碳水化合物或葡萄糖作为燃料时产生的副产品。高水平的乳酸与失去意识或昏迷以及主要器官衰竭的较高风险有关。
这使得易于使用的传感器可用于远程位置(例如田径跑道),而无需使用电力供电的传感设备。
目前,乳酸通常通过酶测试来测量,其保质期有限并且需要电池供电的传感设备。ACS Sensors上发表的一篇论文详细介绍了这种新型化学传感器,它使用石墨烯泡沫电极表面通过化学方法测量乳酸。
Gii-Sens 是该化学传感器的基础技术,在论文中被称为“石墨烯泡沫”,是一种由 Integrated Graphene 公司生产的电极。Gii-Sens 采用了 Gii,这是一种纯净、多孔的 3D 碳纳米结构,成本低廉,避免使用不可持续的贵金属,如金。
当乳酸与传感器结合时,它会导致碳泡沫的电信号(或量子电容)发生变化。因此,泡沫无需消耗乳酸,而是通过测量 Gii 的电荷变化来检测乳酸的低水平,从而可以监测乳酸水平的变化。由于它是一种化学传感器,而不是基于酶的传感器,因此成本可能更低、保质期更长,而且易于小型化。
巴斯大学这项研究的主要作者 Frank Marken 教授表示:“正如您的非接触式信用卡不需要外部电源即可工作一样,因为读卡器的距离足以为其供电 - 类似地这样,当乳酸与其结合时,该传感器可以产生一个小的、可测量的电流。”
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