智能氣體傳感器探測化學(xué)藥品靈敏度更高

據美國媒體報道，美國密歇根大學(xué)研究人員正在開(kāi)發(fā)一種便攜式可調節的二維微型氣體色譜儀，能識別并檢測化學(xué)氣體成分，更加靈敏智能，可用于探測爆炸物、化學(xué)武器揮發(fā)氣體，還能通過(guò)病人的呼吸診斷病情，偵查礦井是否安全等。儀器也非常節能，對礦井作業(yè)和偏僻地區醫療室具有很大優(yōu)勢。相關(guān)論文近日發(fā)表在《分析化學(xué)》雜志上。

該校生物醫學(xué)工程系教授范旭東(音譯)解釋說(shuō)，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(kāi)，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(guò)兩個(gè)試管，第一個(gè)試管內涂有一層聚合物，會(huì )減緩較重分子速度，大致把各種氣體按重量分開(kāi)。

研究人員正在開(kāi)發(fā)的傳感器在分離各種化學(xué)成分方面更有效。讓氣體先通過(guò)第一個(gè)試管獲得初步線(xiàn)索，然后用一個(gè)泵和壓縮機從第一個(gè)試管中收集氣體，間隔規律地送入第二個(gè)試管中，進(jìn)行第二道檢測。第二個(gè)試管內涂有一層極化聚合物，一端帶正電另一端帶負電，會(huì )減慢那些被極化了的氣體分子的速度，未極化的分子能以更快速度通過(guò)。根據這些信息，研究人員就能識別出氣體中的化學(xué)成分。再給這套系統加上一個(gè)決策裝置并連接計算機，通過(guò)計算機能看到各種化學(xué)成分逐步分離的整個(gè)過(guò)程。

在決策裝置引導下，一小團云完全通過(guò)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(guò)程還可以增加一個(gè)輪換試管，讓氣體更快通過(guò)，此時(shí)決策裝置還充當“接線(xiàn)員”，當一個(gè)試管正“忙”時(shí)就把氣體送入另一個(gè)試管。這樣氣體從第一個(gè)試管出來(lái)進(jìn)入二道檢測試管時(shí)就不會(huì )停頓。

二道檢測試管還可以專(zhuān)門(mén)定做，用不同涂層做成各種長(cháng)度的試管來(lái)分離特殊氣體，比如一種專(zhuān)用分子“熱線(xiàn)”，可以探測某些特殊分子。范旭東說(shuō)：“如果懷疑某地有化學(xué)武器泄露，我們就送一批這種專(zhuān)用分子‘熱線(xiàn)’過(guò)去，能極靈敏地識別出這些成分。”

目前，研究小組已經(jīng)證明了新裝置能在兩個(gè)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(xué)氣體，以及植物釋放的混合物成分。

無(wú)論是探查爆炸物、化學(xué)武器，還是監測礦井安全，對于化學(xué)氣體檢測儀器而言，最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，即使是再尖端的技術(shù)也可以說(shuō)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(kāi)并分別聚集，另一方面通過(guò)輪換試管和定做試管的方式使檢測過(guò)程更加高效和具有針對性，這些都是強化靈敏度的關(guān)鍵因素。與此同時(shí)，這種儀器似乎并不復雜，也大大提高了它作為實(shí)用技術(shù)進(jìn)行推廣的可能性。