JPhysD编辑优选：用于实时监测肺部疾病的自驱动氧气传感口罩
文章介绍
Yuxing Lin（林昱星）, Zhihe Long（龙之河）, Shan Liang（梁珊）, Tianyan Zhong（钟天延） and Lili Xing（邢丽丽）
通讯作者：
- 邢丽丽，电子科技大学
研究背景：
最近，新型冠状病毒COVID- 19在全球蔓延，给全球医疗体系带来了前所未有的挑战。患者吸入的气体不能进入肺泡，发生缺氧，会出现气短、呼吸困难，严重时会出现呼吸衰竭、急性呼吸窘迫综合征等。因此，血氧饱和度是评价新冠肺炎患者是否存在呼吸衰竭的指标。多项研究表明，与人体呼出氧气浓度密切相关的全身耗氧量是血氧饱和度的一个指标，监测呼吸过程中氧浓度的变化已成为一种可行的方法。然而传统氧浓度计具有一定局限性，如成本高、体积大、结构复杂、需要外接电源等。对于庞大的患者群体，迫切需要一种低成本、便携、方便的实时监测方法。因此，该工作提出了用于实时监测肺部疾病的自驱动可穿戴氧气传感口罩，可扩展临床之外的肺部诊断方式。
研究内容：
图1. 自驱动可穿戴式氧气传感口罩结构和工作机理示意图。
本文采用T-ZnO/PVDF复合材料粘附在口罩内衬织物衬底上，基于压电/气敏耦合效应，不需要任何外部电源，构建自驱动氧气传感单元，实时监测呼出氧气浓度，传感信息可通过蓝牙模块无线上传并传输至外部设备，反映肺部的氧合能力，为临床之外的肺部诊断设计一种新的策略。
图2. T-ZnO/PVDF/织物气体传感单元的性能。
图2是T-ZnO/PVDF/织物气体传感单元的性能。在密闭容器中控制氧气浓度进行测量，模拟呼气时的气流导致的织物形变，在不同氧气浓度下得到了不同幅度的压电信号。人体呼出气体的氧浓度范围大致在10~20%之间，得到响应值最高为52.10%。重复性研究表明，其具有良好的稳定性和重复性，这些结果证明，该传感单元的高灵敏度能够实现对人体呼吸呼出氧浓度的实时监测。
作者介绍
邢丽丽 教授
电子科技大学
- 邢丽丽，电子科技大学物理学院，教授，博士生导师。四川省“峨眉计划”特聘专家，四川省学术和技术带头人后备人选。长期围绕纳米能源与新型传感方面开展研究，主持完成科研项目10余项，在SCI期刊上发表学术论文122篇（第一或通讯作者71篇），SCI他引超过4700次，h指数41，授权发明专利2项，获得省科技奖自然科学类二等奖1项。
期刊介绍
- 2022年影响因子：3.4 Citescore：5.9
- Journal of Physics D: Applied Physics（JPhysD，《物理学报D：应用物理》）发表应用物理各领域的前沿研究和综述，具体包括：应用磁学和磁性材料、半导体和光子学、低温等离子体和等离子表面相互作用、凝聚态物理、表面科学和纳米结构、生物物理以及能源等六个领域。文章类型包括原创性论文、研究路线图、通讯以及每年针对热点研究的专题综述和特刊。