美國密歇根大學研究智能氣體傳感器
發(fā)布日期：2014-10-16 瀏覽次數 ：39001
導讀：近日，從《分析化學》雜志上獲悉，美國密歇根大學研究人員正在開發(fā)一種便攜式可調節(jié)的二維微型氣體色譜儀，能識別并檢測化學氣體成分，更加靈敏智能，可用于探測爆炸物、化學武器揮發(fā)氣體，還能通過病人的呼吸診斷病情，偵查礦井是否安全等。儀器也非常節(jié)能，對礦井作業(yè)和偏僻地區(qū)醫(yī)療室具有很大。目前，智能傳感器能識別包含20種不同成分的化學氣體，以及植物釋放的混合物成分。
該校生物醫(yī)學工程系教授范旭東(音譯)解釋說，揮發(fā)氣體中的各種成分就像一團團微小的云重疊在一起，檢測之前要把它們分開，而在揮發(fā)性混合氣體中，要識別各種成分非常困難。目前大部分傳感器是讓混合氣體依次通過兩個試管，一個試管內涂有一層聚合物，會減緩較重分子速度，大致把各種氣體按重量分開。
研究人員正在開發(fā)的傳感器在分離各種化學成分方面更有效。讓氣體先通過一個試管獲得初步線索，然后用一個泵和壓縮機從一個試管中收集氣體，間隔規(guī)律地送入第二個試管中，進行第二道檢測。第二個試管內涂有一層化聚合物，一端帶正電另一端帶負電，會減慢那些被化了的氣體分子的速度，未化的分子能以更快速度通過。根據這些信息，研究人員就能識別出氣體中的化學成分。再給這套系統(tǒng)加上一個決策裝置并連接計算機，通過計算機能看到各種化學成分逐步分離的整個過程。
在決策裝置引導下，一小團云完全通過后，壓縮機才能再次運作，這種方法能讓同一種分子聚集在一起，分析數據更容易。第二道檢測過程還可以增加一個輪換試管，讓氣體更快通過，此時決策裝置還充當“接線員”，當一個試管正“忙”時就把氣體送入另一個試管。這樣氣體從一個試管出來進入二道檢測試管時就不會停頓。
二道檢測試管還可以專門定做，用不同涂層做成各種長度的試管來分離特殊氣體，比如一種專用分子“熱線”，可以探測某些特殊分子。范旭東說：“如果懷疑某地有化學武器泄露，我們就送一批這種專用分子‘熱線’過去，能靈敏地識別出這些成分。”
目前，研究小組已經證明了新裝置能在兩個檢測試管之間分配氣體，智能傳感器能識別包含20種不同成分的化學氣體，以及植物釋放的混合物成分。
無論是探查爆炸物、化學武器，還是監(jiān)測礦井安全，對于化學氣體檢測儀器而言，重要的一條就是靈敏度。如果不能迅速準確地檢查出目標物，即使是再的技術也可以說意義不大。本文介紹的這套儀器一方面能使不同分子盡可能分開并分別聚集，另一方面通過輪換試管和定做試管的方式使檢測過程更加和具有針對性，這些都是強化靈敏度的關鍵因素。與此同時，這種儀器似乎并不復雜，也大大提高了它作為實用技術進行推廣的可能性。
相關論文近日發(fā)表在《分析化學》雜志上。
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