根據(jù)《自然通訊》最近發(fā)表的最新研究，美國馬薩諸塞大學阿默斯特分校的一組科學家開發(fā)出了最薄、最靈敏的流量傳感器，這可能會對醫(yī)學研究和應用產(chǎn)生很大影響。
該研究由機械與工業(yè)工程助理教授平和三位機械工程博士領導。學生：制造傳感器并測量它們的張曉宇、埃里克賈和范曉。這些發(fā)現(xiàn)為未來在代謝過程、視網(wǎng)膜血液流變學和神經(jīng)科學中尚未研究的超低流量生命現(xiàn)象的全電子和體內(nèi)流量監(jiān)測研究鋪平了道路。
流量傳感器又稱流量計，是一種測量液體或氣體流量的裝置。生物流量的速度是一個關鍵的生理參數(shù)，但現(xiàn)有的流量傳感器要么體積龐大，要么缺乏準確性和穩(wěn)定性。UMass Amherst團隊開發(fā)的新型流量傳感器基于石墨烯，石墨烯是一層排列在蜂窩晶格中的碳原子，用于從連續(xù)的水流中提取電荷。這種現(xiàn)象提供了一種有效的流量傳感策略，它可以自己供電，并提供比其他電氣方法高數(shù)百倍的關鍵性能指標。石墨烯流量傳感器可以檢測低至微米/秒，即小于4毫米/小時的流速，具有分辨毛細血管內(nèi)血流最小變化的潛力。
平說，他的團隊創(chuàng)造的設備是第一個具有自供電功能和高性能的設備，并有潛力植入設備中，用于生物流體流動的長期監(jiān)測。他補充說，最直接的應用可能是醫(yī)療保健。與現(xiàn)有的流量計相比，他的團隊開發(fā)的在微血管中植入微流量監(jiān)視器更簡單、更安全，因為現(xiàn)有的流量計不適合低流量測量，需要安裝在更大的血管中。平補充說，科學家和醫(yī)生可能會發(fā)現(xiàn)這對他們的研究和臨床應用很有用，例如監(jiān)測大腦深層血管的血流速度，以了解控制血流的神經(jīng)元的功能。
平說，石墨烯是傳感器發(fā)展的關鍵材料。石墨烯固有的超高靈敏度、超低電噪聲、與水溶液接觸帶電最小、化學機械性能穩(wěn)定性優(yōu)異、抗生物污染等特性的獨特結合，充分發(fā)揮了石墨烯的高性能流量傳感器。
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