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能做“私人醫生”的可嵌入傳感器

日期: 2018-10-10
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據悉,來自華盛頓州立大學(Washington State University)的研究人員開發出一款傳感器,由生物燃料驅動的可植入傳感器,它不僅可以依靠糖來運行監測身體的生物信號,并且能檢測、預防并診斷疾病。

這款由華盛頓州立大學電子工程和計算機科學學院助教Subhanshu Gupta領導的跨學科研究團隊開發獨特的傳感器,由生物燃料電池供電,可以從體液中收集葡萄糖維持其正常運行。

 能做“私人醫生”的可嵌入傳感器?

研究團隊展示了生物燃料電池與電子元件的獨特集成,以高靈敏度處理生理生化信號。

目前用于疾病檢測的傳感器或是需要充電的手表,或是需要貼在皮膚上的貼片,這些貼片都是表面的,而無法嵌入。由華盛頓州立大學團隊開發的傳感器則可以消除刺破手指以檢測某種疾病(如糖尿病)的需求。

Gupta指出“人體體液中攜帶有大量燃料,通過皮膚和口腔周圍的血糖或乳酸生成。使用生物燃料電池開啟了將身體作為潛在燃料的大門。”

他表示,傳感器當中的電子元件采用最先進的設計和制造,只需要消耗幾微瓦的功率,同時又具有高靈敏度。將這些電子元件與生物燃料電池相結合,將使其比傳統電池供電裝置更高效。由于該裝置依賴于體內的葡萄糖,因此傳感器的電子元件可以無限期供電。例如,傳感器可以僅依靠在皮膚下生成的糖運行。

不同于常用的鋰離子電池,生物燃料電池是完全無毒的,因此作為人體植入物更具前景。此外,它也比傳統的生物燃料電池更穩定和靈敏。

研究人員表示,利用規模經濟效益,他們研發的傳感器可以通過大規模量產以降低制造成本。

雖然傳感器已經在實驗室進行過測試,研究人員希望能在毛細血管中進行測試和演示,上述行為需要獲得監管機構的批準。研究人員還在致力于進一步改善并提高生物燃料電池的功率輸出。

Gupta補充道,“將生物燃料電池技術和先進的電子元件相結合將成就一段‘佳話’,我們可以預見到多種未來應用。”

研究團隊成員還包括來自機械和材料工程學院的Yuehe Lin和Annie Du,以及之前在華盛頓州立大學護理學院,現在在威爾頓大學(Walden University)的Martin Schiavenato。開發傳感器的項目由華盛頓州立大學Grand Challenges種子基金資助。

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