新型芯片可快速監(jiān)測健康情況
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)隊提出了一種毫流體納米發(fā)電機(jī)片上實驗室設(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)移和電荷分離會產(chǎn)生電壓差，電壓差會驅(qū)動電流。研究團(tuán)隊分析了設(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血液電導(dǎo)率。
研究團(tuán)隊將該設(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。
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