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植入式智能传感器可监测人体内酒精含量
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有一种微型,功耗超低,可以植入皮肤表面的生物传感器,可以长期连续监测体内的酒精含量。芯片的尺寸很小,所以可以植入人体皮肤的表皮,使用智能手表或智能贴片(patch)等待无线可穿戴设备供电。

这项工作的最终目标是为滥用药物治疗项目的患者开发一种常规且可接受的酒精和药物监测设备。

患者治疗方案面临的挑战之一是缺乏方便的常规监测工具。研究人员认为,呼吸分析仪是估计血液中酒精浓度最常见的方法,缺点是笨拙、初始化时间长、不准确。验血是最准确的方法,但需要训练有素的技术人员来完成。看起来像“纹身”酒精监测传感器是可以的“穿”皮肤上的新选择也方便一次性使用后“脱下”,是一种前景光明的传感器。

研究员说:“没有手术室的诊所可以使用微型植入式传感器,使患者更容易按照规定的疗程进行长期监测。”

该生物传感器芯片体积约为一立方毫米,可植入皮肤下的细胞间液体(细胞间液体是存在于身体细胞间质中的组织液体)。该生物传感器中有一个覆盖着酒精氧化酶的传感器,它可以选择性地与酒精相互作用,以产生副产品,从而通过电化学方式被检测到。电信号输到附近的可穿戴设备(如智能手表),可穿戴设备也是传感器的无线充电装置。芯片上的另外两个传感器负责测量背景信号和pH值。这两个传感器已被取消,以确保酒精读数更准确。

研究人员在设计时尽量将功耗降到最低,共970纳瓦,约为智能手机通话时功耗的百万分之一。“我们不想看到芯片对可穿戴设备的电池寿命有明显的影响,我们不想在植入传感器的皮肤上发烧,也不想有潜在的有毒电池。”

这种超低功耗芯片的工作方式之一是通过一种称为反向散射的技术传输数据。当智能手表等设备向芯片发送射频信号时,芯片修改数据并返回反射信号。研究人员还为芯片设计了一个超低功耗传感器读出电路,将测量时间缩短到三秒钟,从而降低功耗。

研究人员已经完成了体外环境植入人体的模拟测试,主要是将乙醇混合在稀释的人体血清中,然后植入猪的皮肤。

“这是一个概念平台已被证明的技术。我们已经证明了这种芯片可以用于酒精监测,但我们将开发一种可以监测不同滥用物质的芯片。并可根据患者的需要定制监测所需物质的芯片,以提供长期的个性化医疗监测。”研究员说。

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