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《科技日报》 2021年6月21日 01版
最新发现与创新
记者20日从天津大学获悉，该校微纳机电系统实验室段学欣教授课题组研发了一款带集成传感器的智能口罩，可以直接检测人体呼出气是否含有病毒病原体。相关成果发表在国际权威杂志《生物传感器与生物电子学》上。
据介绍，该智能口罩的传感器由排列精密的纳米线阵列构成，纳米线的线宽和间距与病毒颗粒物的尺寸相匹配，纳米线阵列就像一张“网”，可以精准捕获呼出气中的病毒颗粒。同时，科研人员还在纳米线阵列上加了可以与带有抗原的病毒发生免疫反应的抗体，一旦发生反应，会使整个传感器的阻抗值变大。通过监测传感器阻抗值的变化，就可以初步检测出是否含有病毒。课题组针对人体呼出气的复杂性和口罩结构的特殊性，将传感器设计成了“多孔膜—传感器—柔性基底”的“三明治”结构：纳米级的多孔膜将人体呼出的其他微米级颗粒阻挡在外，只有同样是纳米级的病毒才能穿过;柔性基底的设计则使传感器与人体面部可以更贴合。
此外，课题组进一步开发了包括数模转换器、运算放大器和无线传输单元在内的可穿戴集成电学系统。通过该集成电学系统，检测结果能实时无线传输到智能手机App上。同时，这款可穿戴病毒“及时检测”系统的重量仅为7.6克，完全不会影响佩戴的舒适性。
“该智能口罩可广泛用于机场、海关、医院等人流密集场所的快速筛查。”段学欣介绍，无线通信系统使口罩佩戴者或管理员能够通过手机、平板电脑等智能终端安全地获取信息，从而快速作出决策，在控制大流行病方面有着很重要的意义。
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