智能口罩可直接检测呼气中的病毒

天津大学微纳机电系统实验室段学欣教授课题组近日研发出一款智能口罩，这一创新产品拥有集成传感器，可直接检测人体呼出气中的病毒病原体。这一突破性成果已在国际权威杂志《生物传感器与生物电子学》上发表。

这款智能口罩的传感器基于精密纳米线阵列设计，纳米线的尺寸与病毒颗粒相匹配，形成一张“病毒”。当人体呼出的气体经过口罩时，纳米线阵列能够精准捕获病毒颗粒。科研人员还在纳米线阵列上添加了与病毒抗原发生免疫反应的抗体，一旦病毒出现，传感器的阻抗值会发生变化。通过这种变化，可以初步检测呼出气中是否含有病毒。

针对人体呼出气的复杂性和口罩结构的特殊性，课题组将传感器设计成独特的“三明治”结构——纳米级的多孔膜、传感器和柔性基底相结合。这种设计不仅能阻挡其他微米级颗粒，还能让纳米级的病毒穿过，同时传感器的柔性设计使其与人体面部更贴合，提供更高的舒适度。

更令人惊喜的是，课题组还开发了可穿戴集成电学系统，包括数模转换器、运算放大器和无线传输单元。这一系统使得检测结果能够实时无线传输到智能手机或平板电脑等智能终端上。这款可穿戴病毒“及时检测”系统仅重7.6克，既方便实用，又不会给佩戴者带来任何不便。

该智能口罩的应用前景广阔，可广泛用于机场、海关、医院等人流密集场所的快速筛查。段学欣教授表示，无线通信系统使得口罩佩戴者或管理员能够迅速获取检测信息，从而做出决策。这一创新产品在控制大流行病方面具有重要意义，有望为公众健康提供有力支持。

这一突破性研发不仅展现了科技在医疗健康领域的应用潜力，也展现了天津大学在科研领域的实力。期待这一智能口罩能够尽快投入生产，为防控疫情提供有力支持，为人们的健康保驾护航。 （记者陈曦 通讯员张华）