氧气耗尽的危险在密闭空间是一个关键的安全问题在工业生产中,尽管一些商业解决方案,还有在工作场所死亡原因。在《华尔街日报》gydF4y2Ba聚合物gydF4y2Ba,gydF4y2Ba从意大利的一组科学家探讨了水凝胶的使用氧气传感器,确保工人安全的关键技术在矿山等密闭空间。gydF4y2Ba
研究:gydF4y2Ba使用Hydrogel-Based有机电化学氧气传感晶体管工作安全的应用程序gydF4y2Ba。图片来源:Nattawit Khomsanit / Shutterstock.comgydF4y2Ba
氧消耗gydF4y2Ba
人类依赖生存的氧气。他们代谢大约每天200克的氧气,如果一个人没有氧气超过10分钟,它可以造成不可逆的损害,甚至死亡。氧气消耗仍然是一个被低估的死亡原因在全世界范围内,全球主要的死亡原因之一。gydF4y2Ba
OECT配置和电气特性。呈现的OECT玻璃薄水凝胶涂层使用的设备(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba)和浓水凝胶(gydF4y2BabgydF4y2Ba)或PBS电解质(gydF4y2BacgydF4y2Ba);(gydF4y2BadgydF4y2Ba)转让;(gydF4y2BaegydF4y2Ba)跨导;(gydF4y2BafgydF4y2Ba)时间响应电压脉冲的门OECT PBS(红色);薄水凝胶(蓝色),或厚(黑),作为选通的电解质。(gydF4y2BaggydF4y2Ba)跨导与频率测量OECTs PBS(红色);薄水凝胶(蓝色);还是厚的(黑色);作为控制电解液,相对截止频率(对应3 dB分)提取37岁,分别为3.7和21赫兹。图片来源:Decataldo F et al .,聚合物gydF4y2Ba
氧气可以成为枯竭的原因有几个。泄漏的惰性气体,如氮和氦,存储成熟水果、燃烧,微生物,生锈的金属和有机分解都可以导致低水平的氧气,尤其是在密闭空间。识别的规模问题,许多政府组织需要氧气传感器监控的安装在密闭空间的氧气水平和提醒工人在危险的低。gydF4y2Ba
氧气传感器gydF4y2Ba
许多商业氧气传感器是当前市场上利用各种检测方法。传感器开发了包括变异,不断监测气体的存在,可以经由工人需要的地方。然而,这些解决方案可以昂贵,笨重,不能作为标准设备的工人。2020欧洲杯下注官网gydF4y2Ba
为了解决这些问题,可穿戴传感器被广泛提出和研究。可穿戴传感器不仅需要优良的传感性能,但也优越的力学性能和灵活性,因为它们必须能够处理显著变形从日常使用,作为轻量级、生物相容性、低成本。这类传感器可以直接集成到一个工人的工作服和个人防护设备持续监测氧和气体水平员工的直接环境。2020欧洲杯下注官网gydF4y2Ba
一些评论和这项技术的研究强调了提高兴趣,报告与创新先进的进步和实现。在可穿戴传感器、导电聚合物设备最近调查因其成本低、拉伸性和灵活性。gydF4y2Ba
H-Thin OECT笔基质上氧气传感:我gydF4y2BadgydF4y2Ba(t)测量(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba);传感器校准曲线(gydF4y2BabgydF4y2Ba);对氧(黑色箭头)在密封的细胞,从nitrogen-saturated环境(O的0%gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)。设备图片(插图的报道gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba);2毫米的红色的比例尺。图片来源:Decataldo F et al .,聚合物gydF4y2Ba
这项研究gydF4y2Ba
该研究的作者有扩大PEDOT在他们以前的工作:PSS有机电化学晶体管。在他们以前的工作,他们使用这些新的晶体管监控溶解氧的浓度在细胞媒介生物的应用程序。有机电化学晶体管看到广泛应用化学传感装置能耗小和提供简单的功能化和固有的信号滤波和放大。gydF4y2Ba
在目前的研究中,作者创造了一个具有成本效益和可靠的氧气传感器可以监测大气中的氧气的水平使用他们之前开发的系统,有一个重要的修改。设备在前面的工作中电解质的解决方案,但这是不适合的检测大气中的氧气,因为它没有达到快速平衡与周围环境,研究人员替换进行琼脂糖凝胶。gydF4y2Ba
概念验证设备制造使用玻璃/塑料基板,金属接触,沉积铬和黄金,spin-coated PEDOT: PSS的解决方案,并涂以琼脂糖凝胶。设备使用浸涂上薄薄的一层水凝胶被进一步细化。最后,有机电化学晶体管被纳入125µm厚透明聚乙烯napthalate电影创建灵活的、可穿戴式氧气传感器。gydF4y2Ba
弯曲试验:gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba)OECT图案的钢笔箔弯曲半径为6毫米模拟一个真实的应用程序;(gydF4y2BabgydF4y2Ba)OECT传感氧气添加完整的从6%到21%不等的平面(蓝色)和弯曲(红色)配置:(gydF4y2BacgydF4y2Ba)连接传感器的便携式手持,电池供电的电子元素srl公司的读出,无线传输的电流信号的智能手机应用程序;(gydF4y2BadgydF4y2Ba)警告测试弯曲样品元素连接到系统,显示当前的反应在氧气水平变化(氧气百分比报告黑在相应颜色的间隔时间)。安全阈值一直在强调白人为15%gydF4y2Ba2gydF4y2Ba之前,确保操作员的保护可能导致缺氧呼吸疲劳或晕倒。图片来源:Decataldo F et al .,聚合物gydF4y2Ba
这项研究的结果gydF4y2Ba
作者的实验和分析的结果表明,该设备是有效的大气中的氧气在传感的低水平。薄~ 30µm水凝胶涂层此外改善易用性是非侵入性装置的耐用性和处理,可以添加到工人工作服和个人防护设备。2020欧洲杯下注官网gydF4y2Ba
设备当前的氧气比例的对数线性相关,使其高度敏感。此外,结果是可重复的和可重复的,这意味着小说hydrogel-coated PEDOT: PP有机电化学晶体管是可靠的。反复弯曲试验证明没有效率的损失,这意味着传感器适合应用的灵活性是一个关键的要求。gydF4y2Ba
此外,作者证明了传感器可以很容易地干扰一个便携式阅读器。这允许实时传感的氧气水平,设定不同的检测阈值的能力进一步提高工人的安全。与这项研究中,作者展示了一个概念验证灵活hydrogel-based低成本和可靠的传感装置,可以大大提高工人安全密闭环境中。这为整合铺平了道路,耐磨,保护“wear-and-forget”氧气传感装置。gydF4y2Ba
进一步的阅读gydF4y2Ba
Decataldo, F et al。(2022)gydF4y2Ba使用Hydrogel-Based有机电化学氧气传感晶体管工作安全的应用程序gydF4y2Ba(在线)gydF4y2Ba聚合物gydF4y2Ba14 (5)1022 | mdpi.com。可以在:gydF4y2Bahttps://www.mdpi.com/2073-4360/14/5/1022gydF4y2Ba
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