一款檢測人體呼出氣是否含有病毒病原體的穿戴設備

　　近期，天津大學微納機電系統實驗室教授段學欣課題組研發了一款可以直接篩選人體呼出氣是否含有病毒病原體的穿戴設備。相關成果發表在了國際權威雜志《生物傳感器與生物電子學》上。

　　在這項工作中，課題組設計并開發了一款帶集成傳感器的智能口罩。該傳感器由排列精密的納米線陣列構成，納米線的線寬和間距與病毒顆粒物的尺寸相匹配，納米線陣列就像一張“網”，可以精準捕獲呼出氣中的病毒顆粒。同時，科研人員還在納米線陣列上加了可以與帶有抗原的病毒發生免疫反應的抗體，一旦發生反應，便會使整個傳感器的阻抗值變大。通過監測傳感器阻抗值的變化，可以初步檢測出是否含有病毒。

　　課題組針對人體呼出氣的復雜性和口罩結構的特殊性，將傳感器設計成了“多孔膜-傳感器-柔性基底”的“三明治”結構——納米級多孔膜將人體呼出的其他微米級顆粒阻擋在外，只有同樣是納米級的病毒才能穿過；柔性基底的設計則使傳感器與人體面部可以更貼合。

　　此外，課題組還進一步開發了可穿戴的包括數模轉換器、運算放大器和無線傳輸單元在內的集成電學系統。通過該集成電學系統，檢測結果可以實時無線傳輸到智能手機APP上，從而在手機上直觀地顯示病毒檢測結果。作為可穿戴的病毒“及時檢測”系統，整個系統的重量僅為7.6g，完全不會影響口罩佩戴的舒適性。

　　據介紹，該智能口罩可廣泛用于機場、海關、醫院等人流密集場所的快速篩查。無線通信系統使口罩佩戴者或管理員能夠通過手機、平板電腦等智能終端安全地獲取信息，從而快速做出決策。