呼气中异戊二烯的监测有望为运动期间的生理和代谢状态的动态监测提供一种无创和无痛的方法。然而,对于异戊二烯的实时便携式检测,气体传感器已成为气体检测技术的最佳选择,这对实现未来随时随地、以人为中心的医疗保健目标至关重要。
要点1. 作者通过水热法合成了CdSb 2 O 6 ,并将其用作SE材料,构建了基于Gd 2 Zr 2 O 7 固体电解质的混合电势异戊二烯传感器。
要点2. 该传感器能够对异戊二烯进行灵敏检测,灵敏度分别为-21.2 mV/ppm和-65.8 mV/decade,范围为0.05-1和1-100 ppm。传感器的传感行为遵循混合电位传感机制,并通过电化学极化曲线. 传感器对健康个体呼出的呼吸的响应与含有不同浓度异戊二烯的模拟呼吸之间的显著差异证明了传感器检测呼出的呼吸中异戊二烯的潜力。同时,运动过程中异戊二烯的监测标志着传感器在生理指标动态监测中的可行性,这不仅对优化训练和指导运动场景中的治疗性运动干预具有重要意义,而且有望帮助进一步揭示运动、肌肉和器官代谢之间的相互作用。
这项工作提供了一种新的异戊二烯检测技术,展示了呼气中异戊二烯检测的可行性,并证明了监测肌肉代谢过程中动态生理状态的应用潜力。
图1.(a)传感材料合成路线示意图;(b)传感器的分层结构;(c)动态测试系统示意图。
图2.(a)在不同温度下烧结的传感材料的XRD;(b,c)在900°C下烧结的CdSb 2 O 6 中Cd、Sb和O的高分辨率XPS;(d)表面SEM、(e)元素图像和(f)具有在700°C下烧结的传感材料的电极的横截面图像;(g)表面SEM、(h)元素映射和(i)具有在900°C下烧结的传感材料的电极的横截面图像;(j)具有在1100°C下烧结的传感材料的电极的表面SEM、(k)元素图像和(l)横截面图像。
图3.(a)具有在不同温度下烧结的传感材料的传感器对1-20 ppm异戊二烯的响应;(b)在不同温度下烧结的传感材料的双层电容;(c)三种传感器在20 ppm异戊二烯中的极化曲线 ppm异戊二烯的连续响应和回收曲线 ppm异戊二烯中的响应和恢复时间;(c,d)传感器的灵敏度。
图5. 传感器S-900的传感性能:(a)响应和恢复曲线 ppm异戊二烯的响应值;(c)在不同相对湿度下对2 ppm异戊二烯的反应;(d)选择性;(e)60天内的长期稳定性。
图6.(a)制作的混合电位型传感器的传感过程;(b)传感器在空气、5和10 ppm异戊二烯中的极化曲线;(c)传感器在不同O 2 浓度下对20 ppm异戊二烯的响应值。
图7.(a)模拟呼气采集过程示意图和传感器的响应结果;(b)运动状态监测和传感器响应结果的示意图。
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