利用血液發電并測量電導率新型芯片可快速監測健康情況

來源：科技日報時間：2024-06-26 10:08:48

(資料圖片)

據近日發表于《先進材料》雜志上的論文，美國匹茲堡大學研究人員研發了一種新型設備，可利用血液發電并測量血液電導率，這一創新有助于醫療測試的進一步普及。

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

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

盡管人體血液電導率非常重要，但由于測量方面存在困難，人們對血液電導率的了解不多。測量頻率低于100赫茲的電導率對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。

研究團隊提出了一種毫流體納米發電機片上實驗室設備，能夠測量低頻血液電導率。該設備中有一種集成摩擦電納米發電機(TENG)，能利用血液將機械能轉化為電能。

這一過程涉及到接觸材料之間的電子交換。在TENG系統中，電子轉移和電荷分離會產生電壓差，電壓差會驅動電流。研究團隊分析了設備在預定義負載條件下產生的電壓，以確定血液的電導率。他們還使用人工智能模型，通過設備產生的電壓模式直接估計血液電導率。

研究團隊將該設備結果與傳統測試進行了比較，證明其具有較高準確性。此外，這種設備能夠在體內任何存在血液的地方進行操作，利用局部血液進行自供電診斷。

血液是由血漿和懸浮于其中的不同形狀的血細胞組成，這些血細胞之間的液體可視為電解質。對普通人來說，血液電導率是個聽起來有些陌生的名詞。其實，它與血細胞壓積、血沉、血液流變性都有關系，因此也與人體生理病理狀態相關。本文中，科研人員創造性地發明了一種血液驅動的檢測設備，將檢測對象作為自身動力來源。這樣一來，血液電導率測試能在更多基礎醫療設施欠缺的地方得以應用，讓更多人能享受到醫療技術進步帶來的福祉。

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