新的无线传感器检测有害化学品或食物腐败

麻省理工学院研究人员的无线化学传感器。

来自麻省理工学院的研究人员开发了一种新的无线传感器，可以将有关危险化学品或食物腐败的信息传送到智能手机。

麻省理工学院化学家使用简单的传感器设计了一种新的方式来无线检测有害气体和环境污染物，可以通过智能手机读取。

这些廉价的传感器可以广泛地部署，使得更容易监控公共空间或在仓库中检测食物腐败。使用该系统，研究人员已经证明，它们可以检测气态氨，过氧化氢和环己酮等其他气体。

“这些传感器的美丽是他们真的很便宜。你把它们放在上面，他们坐在那里，然后你来了，读它们。没有接线。没有力量，“Timothy Swarage，John D. Mit Macarthur的MIT教授。“你可以对自己可能想要的技术进行非常富有想象力。”

Sware是一篇文章的高级作者，描述了在12月8日星期一周的国家科学院诉讼程序中的新传感器。化学研究生Joseph Azzarelli是纸张的主要作者;其他作者是Postdoc Katherine Mirica和前MIT Postdoc Jens Ravnsbaek。

多功能气体检测

多年来，SWAGE的实验室一直在开发基于称为ChemIsiristors的装置的气体检测传感器，该装置由改变的简单电路组成，使得它们在暴露于特定化学物质时它们的电阻变化。测量阻力的变化显示是否存在目标气体。

与市售的ChemiSistors不同，SWAGES实验室中开发的传感器几乎不需要能量，并且可以在环境温度下起作用。“这将允许我们将传感器放在许多不同的环境中或许多不同的设备中，”Sware说。

新传感器由修改的近场通信（NFC）标签制成。这些标签接收到读取它们的设备需要的小功率，用作无线可寻址的条形码，并且主要用于跟踪汽车或制药等产品，因为它们通过供应链移动，例如在制造工厂或仓库中。

可以通过具有近场通信功能的任何智能手机读取NFC标签，该智能手机包含在许多较新的智能手机型号中。这些手机可以在射频（13.56兆赫兹）处发出磁场的短脉冲，诱导在标签上的电路中的电流，使信息中继到手机。

为了使这些标签适应自己的目的，麻省理工学院团队首先通过冲出其中的孔来破坏电子电路。然后，它们通过专门检测特定气体的碳纳米管制成的连接层重新连接电路。在这种情况下，研究人员通过在2012年首次产生的机械铅笔将它们“拉伸”将它们添加到标签上，其中通常用碳纳米管的压缩粉末替换通常的铅笔铅。该团队指的是修改的标签作为卡：化学致动的谐振装置。

当碳纳米管与目标气体结合时，它们进行电力变化的能力，其使电力可以传递到装置的无线电频率。当智能手机引线卡时，卡才能在智能手机传输的无线电频率下接收足够的电力时，允许电话响应，允许电话确定是否已经改变了电路并且存在气体。

卡的当前版本的卡可以只检测一种类型的气体，但是手机可以读取多个卡片，以便在许多不同的气体上输入输入，达到每百万份的浓度。随着当前版本的技术，手机必须在3厘米的卡片范围内获得阅读，但Azzarelli目前正在使用蓝牙技术来扩展范围。

广泛的部署

研究人员已经为传感技术提出了专利，现在正在寻找可能的应用。因为这些设备如此便宜，并且可以通过智能手机读取，它们可以几乎任何地方部署：室内以检测炸药和其他有害气体，或者在户外监测环境污染物。

一旦悉的方式收集数据，可以将信息上传到无线网络，并与其他手机的传感器数据结合，允许扫描非常大的区域，Sware说。

研究人员还探讨将卡片集成到“智能包装”中，以允许人们检测可能的食物腐败或产品污染。SWAGER的实验室先前已经开发出可以检测乙烯的传感器，这是一种信号在水果中发挥成熟的气体。

“避免食物垃圾目前是一个非常热门的话题;然而，它需要廉价，易于使用，可靠的化学品传感器，例如，奥米西亚的氨水等代谢物，如氨，例如氨的膳食的质量，“奥地利董事沃尔夫冈卡沃尔夫冈克说不是研究团队的技术研究所。“本文呈现的概念可能导致食品质量控制中长期需要的解决方案。”

该卡也可以纳入剂量计，以帮助通过测量工人暴露的气体，以帮助监测制造工厂的工人安全性。“由于它是低成本，一次性的，并且可以轻松地与手机界面，我们认为这可能是有人可以作为徽章穿的设备类型，他们可以在早上检查然后平铺它当他们晚上看看时，“Azzarelli说。

该研究由美国陆军研究实验室和美国军队研究办公室资助的士兵纳米技术学院;麻省理工学院的技术创新中心;和国家癌症研究所。

出版物：Joseph M.Azzarelli等，等，“通过RF通信与智能手机的无线气体检测”PNAS，2014; DOI：10.1073 / PNA.1415403111

图像：Melanie Gonick.