美國(guó)研發(fā)分子級(jí)智能可穿戴傳感器

美國(guó)羅得島大學(xué)的Otto Gregory和化學(xué)工程博士Peter Ricci開發(fā)了新型傳感器，可以探測(cè)到分子水平上的威脅，包括爆炸性材料、致命病毒甚至非法毒品。Gregory說：“這可能是一項(xiàng)挽救生命的技術(shù)，我們已經(jīng)探測(cè)到了千萬億分之一水平的物質(zhì)，這是真正的單分子檢測(cè)?！毙滦蛡鞲衅黧w積小而功能強(qiáng)大，所以可以廣泛應(yīng)用。

檢測(cè)平臺(tái)基礎(chǔ)廣泛，它可以應(yīng)用到很多不同的場(chǎng)所，有不同的終端用戶。美國(guó)國(guó)防部可使用它來監(jiān)測(cè)士兵的傷口和檢測(cè)路邊簡(jiǎn)易爆炸裝置。例如一名士兵或急救人員遭受彈片襲擊造成了開放性傷口，傳感器可以幫助確定傷口是否感染。人體傷口產(chǎn)生的過氧化氫能夠表明抗生素對(duì)傷口的治療效果，而新型傳感器可以作為一種可穿戴設(shè)備，可以探測(cè)出來自傷口十億分之一級(jí)別的過氧化氫。

在邁阿密熱隊(duì)的籃球比賽中，創(chuàng)新使用狗來嗅出人們皮膚毛孔的新冠病毒痕跡。在《自然》雜志上發(fā)表的一篇文章中，Gregory闡述了傳感器如何用于同樣目的——“狗可以從皮膚上檢測(cè)到病毒，而傳感器可以從人類呼吸中的生物標(biāo)記物中檢測(cè)到病毒?！?/p>

縮小版的“數(shù)碼狗鼻子”

Gregory說:“任何狗能嗅出的東西傳感器都能做。通過減少傳感器的熱質(zhì)量，我們已經(jīng)減低了運(yùn)行傳感器所需的功率。我們的研究從克級(jí)的熱質(zhì)量開始，現(xiàn)在傳感器的熱質(zhì)量已達(dá)到微克的量級(jí)?！?/p>

要制造出小巧而強(qiáng)大的設(shè)備，關(guān)鍵之一就是找到合適的電池。目前，他們已經(jīng)與一家科羅拉多州的電池公司合作，這家公司以生產(chǎn)極薄、極輕的電池而聞名，制造的鋰電池比一張紙還薄。找到合適的合作伙伴，將有助于改進(jìn)催化劑和傳感器平臺(tái)。

通過測(cè)試

2021年3月，海軍研究實(shí)驗(yàn)室用移動(dòng)測(cè)試單元對(duì)爆炸物傳感器等進(jìn)行測(cè)試。他們用蒸汽試驗(yàn)臺(tái)在室外進(jìn)行了實(shí)地試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)人員選擇一種爆炸分子，并將其傳送到傳感器系統(tǒng)，觀察系統(tǒng)反應(yīng)。

美國(guó)國(guó)土安全部要求技術(shù)需要足夠的靈活性，預(yù)測(cè)并適應(yīng)可能在幾年后出現(xiàn)的威脅。目前該技術(shù)可以針對(duì)當(dāng)前威脅的特定分子調(diào)整催化劑以及生物標(biāo)記物，因此，該技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于它的靈活性。

Gregory和Ricci開發(fā)的傳感器經(jīng)過了很長(zhǎng)一段時(shí)間的測(cè)試和改進(jìn)，在化學(xué)探測(cè)器方面的工作已經(jīng)發(fā)展到可以用于許多應(yīng)用領(lǐng)域，包括基于無人機(jī)平臺(tái)部署傳感器，幫助保護(hù)學(xué)校、購(gòu)物中心或宗教場(chǎng)所等。由于傳感器體積小、重量輕，它們可以安裝在無人機(jī)上，從而帶來許多新的應(yīng)用。例如，無人機(jī)需要非常輕的便攜式電源。

同時(shí)兩位研究人員還在研究傳感器陣列，以區(qū)分不同的爆炸物或威脅。Ricci說:“我們需要一系列傳感器陣列，在前提存在的情況下檢測(cè)特定爆炸物。如果有三種不同的爆炸物，我們可能需要從其他爆炸物中辨認(rèn)出其中那一種。