新型芯片可快速監(jiān)測健康情況

來源：科技日?qǐng)?bào) 時(shí)間：2024-06-26 10:13:32

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據(jù)近日發(fā)表于《先進(jìn)材料》雜志上的論文，美國匹茲堡大學(xué)研究人員研發(fā)了一種新型設(shè)備，可利用血液發(fā)電并測量血液電導(dǎo)率，這一創(chuàng)新有助于醫(yī)療測試的進(jìn)一步普及。

血液電導(dǎo)率是評(píng)估健康狀況的重要指標(biāo)，主要由基本電解質(zhì)濃度決定，尤其是鈉離子和氯離子。這些電解質(zhì)是許多生理過程中不可或缺的一部分，有助于醫(yī)生準(zhǔn)確診斷疾病。

研究人員解釋說，血液基本上是一種水基環(huán)境，其中有各種傳導(dǎo)或阻礙電流的分子。例如，葡萄糖溶液具有一定的導(dǎo)電性，通過測量它對(duì)電導(dǎo)率的影響，可以判斷糖尿病的狀況。

盡管人體血液電導(dǎo)率非常重要，但由于測量方面存在困難，人們對(duì)血液電導(dǎo)率的了解不多。測量頻率低于100赫茲的電導(dǎo)率對(duì)于深入了解血液電特性和基本生物過程尤為重要，但難度較大。

研究團(tuán)隊(duì)提出了一種毫流體納米發(fā)電機(jī)片上實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，能夠測量低頻血液電導(dǎo)率。該設(shè)備中有一種集成摩擦電納米發(fā)電機(jī)（TENG），能利用血液將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。

這一過程涉及到接觸材料之間的電子交換。在TENG系統(tǒng)中，電子轉(zhuǎn)移和電荷分離會(huì)產(chǎn)生電壓差，電壓差會(huì)驅(qū)動(dòng)電流。研究團(tuán)隊(duì)分析了設(shè)備在預(yù)定義負(fù)載條件下產(chǎn)生的電壓，以確定血液的電導(dǎo)率。他們還使用人工智能模型，通過設(shè)備產(chǎn)生的電壓模式直接估計(jì)血液電導(dǎo)率。

研究團(tuán)隊(duì)將該設(shè)備結(jié)果與傳統(tǒng)測試進(jìn)行了比較，證明其具有較高準(zhǔn)確性。此外，這種設(shè)備能夠在體內(nèi)任何存在血液的地方進(jìn)行操作，利用局部血液進(jìn)行自供電診斷。

血液是由血漿和懸浮于其中的不同形狀的血細(xì)胞組成，這些血細(xì)胞之間的液體可視為電解質(zhì)。對(duì)普通人來說，血液電導(dǎo)率是個(gè)聽起來有些陌生的名詞。其實(shí)，它與血細(xì)胞壓積、血沉、血液流變性都有關(guān)系，因此也與人體生理病理狀態(tài)相關(guān)。本文中，科研人員創(chuàng)造性地發(fā)明了一種血液驅(qū)動(dòng)的檢測設(shè)備，將檢測對(duì)象作為自身動(dòng)力來源。這樣一來，血液電導(dǎo)率測試能在更多基礎(chǔ)醫(yī)療設(shè)施欠缺的地方得以應(yīng)用，讓更多人能享受到醫(yī)療技術(shù)進(jìn)步帶來的福祉。

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