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華盛頓州立大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種可植入的,生物燃料驅(qū)動的傳感器,該傳感器可以在糖上運(yùn)行,可以監(jiān)測身體的生物信號,以檢測,預(yù)防和診斷疾病。
由WSU電氣工程與計算機(jī)科學(xué)學(xué)院助理教授Subhanshu Gupta領(lǐng)導(dǎo)的跨學(xué)科研究團(tuán)隊開發(fā)了這種獨(dú)特的傳感器,該傳感器由生物燃料電池提供,可以從體液中收集葡萄糖。
該研究團(tuán)隊展示了生物燃料電池與電子設(shè)備的獨(dú)特整合,以高靈敏度處理生理和生化信號。
他們最近的工作發(fā)表在IEEE電路與系統(tǒng)交易雜志上。
來自Gene和Linda化學(xué)工程和生物工程學(xué)院的Su Ha和Alla Kostyukova教授領(lǐng)導(dǎo)了生物燃料電池的設(shè)計。
用于疾病檢測的許多流行的傳感器要么是需要充電的手表,要么是佩戴在皮膚上的貼片,這些貼片是表面的并且不能嵌入。由WSU團(tuán)隊開發(fā)的傳感器還可以消除刺破手指以檢測某些疾病(如糖尿病)的需要。
“人體通過皮膚和口腔周圍的血糖或乳酸鹽在體液中攜帶大量燃料,”古普塔說。“使用生物燃料電池打開了將身體用作潛在燃料的大門。”
傳感器中的電子元件采用最先進(jìn)的設(shè)計和制造,僅消耗幾微瓦的功率,同時具有高靈敏度。Gupta表示,將這些電子產(chǎn)品與生物燃料電池相結(jié)合,使其比傳統(tǒng)的電池供電設(shè)備更高效。由于它依賴于體內(nèi)葡萄糖,傳感器的電子設(shè)備可以無限期供電。因此,例如,傳感器可以在皮膚下產(chǎn)生的糖上運(yùn)行。
他說,與常用的鋰離子電池不同,生物燃料電池也是完全無毒的,因此作為人體植入物更具前景。它比傳統(tǒng)的生物燃料電池更穩(wěn)定和靈敏。
研究人員表示,通過利用規(guī)模經(jīng)濟(jì),他們的傳感器可以通過大規(guī)模生產(chǎn)以低成本制造。
雖然傳感器已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了測試,但研究人員希望在血液毛細(xì)血管中進(jìn)行測試和演示,這需要獲得監(jiān)管部門的批準(zhǔn)。研究人員還致力于進(jìn)一步改善和提高其生物燃料電池的功率輸出。
“這將生物燃料電池的技術(shù)與我們先進(jìn)的電子產(chǎn)品結(jié)合在一起,”古普塔說。“這是一個非常好的婚姻,可以用于許多未來的應(yīng)用。”
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