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活体信号记录升级 鼻腔传感器实现呼吸频率快速高精度监测

导读: 记者在中国科学院化学所(以下简称“化学所”)活体分析化学院重点实验室看到,研究人员将一块指甲盖大的传感器放置在一只小鼠鼻腔处,电脑屏幕上即可显示出它的呼吸频率。

据报道,近日,记者在中国科学院化学所(以下简称“化学所”)活体分析化学院重点实验室看到,研究人员将一块指甲盖大的传感器放置在一只小鼠鼻腔处,电脑屏幕上即可显示出它的呼吸频率。

化学所研究员毛兰群介绍说,这块传感器是基于石墨炔材料研发,实现了小鼠呼吸频率变化的快速、高精度监测。未来,这种基于呼吸频率活体精准测量的原理可望进一步发展成为一种新的活体信号记录方法,希望被用在部分神经生理和病理的研究中。

该研究近期在《德国应用化学》上发表。

研究人员在对多种碳材料进行调研后,发现化学所有机固体实验室开发的新材料石墨炔可能对水具有良好的响应。石墨炔由炔键和苯环连接而成,具有丰富的碳化学键和大的共轭体系。而石墨炔的炔键,则使其氧化后与水的结合能力更强,响应速度也更快。

毛兰群团队研究人员对石墨炔材料进行了氧化处理,证实了以上想法,他们最终将这一原理制作成一个尺寸小巧的传感器。

呼吸,和体温、脉搏、血压一起,被视为生命的四大体征。呼吸频率已经被证实和情绪、认知、行为、生理等密切相关。进一步的实验在活体动物上开展。研究人员将小传感器芯片置于小鼠鼻腔周围,加上0.5伏电压,实现了呼吸频率的精准记录。

实验结果表明,缺血状态下的小鼠具有每分钟上百次的呼吸,传感器的响应时间达7毫秒,精度达到了0.1%。这是目前世界上报道的最快传感器之一。

目前,研究人员正致力于发展无线、柔性的传感器。他们期待,这些研究成果能走出实验室,真正在日常生活中得到应用。

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