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依靠人体自带“燃料” 传感器充当“私人医生”

2018-10-11

  据麦姆斯咨询报道,来自华盛顿州立大学(Washington State University)的研究人员开发出一款由生物燃料驱动的传感器" title="可植入传感器" target="_blank">可植入传感器,它可以依靠糖来运行以监测身体的生物信号,检测、预防并诊断疾病。

  一支由华盛顿州立大学电子工程和计算机科学学院助教Subhanshu Gupta领导的跨学科研究团队开发了这款独特的传感器,该传感器由生物燃料电池供电,可以从体液中收集葡萄糖维持其正常运行。

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  研究团队展示了生物燃料电池与电子元件的独特集成,以高灵敏度处理生理生化信号。

  他们的研究成果于近期发表在《IEEE电路与系统杂志》(IEEE Transactions of Circuits and Systems journal)上。

  华盛顿州立大学化学工程和生物工程学院(Gene and Linda Voiland School of Chemical Engineering and Bioengineering)的教授Su Ha和Alla Kostyukova领导设计了生物燃料电池。

  目前流行的用于疾病检测的传感器或是需要充电的手表,或是需要贴在皮肤上的贴片,这些贴片都是表面的,而且无法嵌入。由华盛顿州立大学团队开发的传感器则可以消除刺破手指以检测某种疾病(如糖尿病)的需求。

  Gupta指出,“人体体液中携带有大量燃料,通过皮肤和口腔周围的血糖或乳酸生成。使用生物燃料电池开启了将身体作为潜在燃料的大门。”

  他表示,传感器当中的电子元件采用最先进的设计和制造,只需要消耗几微瓦的功率,同时又具有高灵敏度。将这些电子元件与生物燃料电池相结合,将使其比传统电池供电装置更高效。由于该装置依赖于体内的葡萄糖,因此传感器的电子元件可以无限期供电。例如,传感器可以仅依靠在皮肤下生成的糖运行。

  不同于常用的锂离子电池,生物燃料电池是完全无毒的,因此作为人体植入物更具前景。此外,它也比传统的生物燃料电池更稳定和灵敏。

  研究人员表示,利用规模经济效益,他们研发的传感器可以通过大规模量产以降低制造成本。

  虽然传感器已经在实验室进行过测试,研究人员希望能在毛细血管中进行测试和演示,上述行为需要获得监管机构的批准。研究人员还在致力于进一步改善并提高生物燃料电池的功率输出。

  Gupta补充道,“将生物燃料电池技术和先进的电子元件相结合将成就一段‘佳话’,我们可以预见到多种未来应用。”

  研究团队成员还包括来自机械和材料工程学院的Yuehe Lin和Annie Du,以及之前在华盛顿州立大学护理学院,现在在威尔顿大学(Walden University)的Martin Schiavenato。开发传感器的项目由华盛顿州立大学Grand Challenges种子基金资助。