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加州大學(xué)圣地亞哥分校的工程師開發(fā)了一款智能手機外殼和應(yīng)用程序,可以讓患者更容易記錄和跟蹤他們的血糖讀數(shù),無論他們是在家還是在旅途中。
目前,檢查血糖水平對于患有糖尿病的人來說可能是一個麻煩,特別是當(dāng)他們每次離開家時必須隨身攜帶血糖監(jiān)測試劑盒時。
“集成血液葡萄糖感應(yīng)到智能手機將不再需要為患者攜帶單獨的設(shè)備,”帕特里克·名士,在加州大學(xué)圣地亞哥分校電氣和計算機工程教授說。“另一個好處是可以自動存儲,處理并將血糖讀數(shù)從手機發(fā)送到護理提供商或云服務(wù)。”
這種名為GPhone的設(shè)備是Mercier,nanoengineering教授Joseph Wang及其在加州大學(xué)圣地亞哥雅各布斯工程學(xué)院的同事開發(fā)的一種新概念概念便攜式葡萄糖傳感系統(tǒng)。Wang和Mercier分別是加州大學(xué)圣地亞哥分校可穿戴傳感器中心的主任和聯(lián)合主任。他們的團隊發(fā)表了生物傳感器和生物電子學(xué)的著作。
GPhone有兩個主要部分。一個是纖薄的3D打印外殼,適合智能手機,并在一個角落上有一個永久的,可重復(fù)使用的傳感器。第二部分包括小型,一次性使用的酶包裝顆粒,磁性附著在傳感器上。這些顆粒裝在一個3D打印的觸控筆內(nèi),該觸控筆連接在智能手機外殼的側(cè)面。
要進(jìn)行測試,用戶將首先拿出觸筆并將顆粒分配到傳感器上 - 此步驟激活傳感器。然后,用戶將血液樣本放在上面。傳感器測量血糖濃度,然后通過藍(lán)牙將數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)蕉ㄖ圃O(shè)計的Android應(yīng)用程序,該應(yīng)用程序在智能手機屏幕上顯示數(shù)字。測試大約需要20秒。然后,丟棄使用過的顆粒,停用傳感器直到下一次測試。在需要重新填充之前,手寫筆可以容納足夠的顆粒進(jìn)行30次測試。印刷電路板使整個系統(tǒng)能夠使用智能手機電池。
顆粒含有稱為葡萄糖氧化酶的酶,其與葡萄糖反應(yīng)。該反應(yīng)產(chǎn)生可由傳感器電極測量的電信號。信號越大,葡萄糖濃度越高。該團隊在已知葡萄糖濃度的不同溶液上測試了該系統(tǒng)。在多次測試中結(jié)果都是準(zhǔn)確的。
該設(shè)計的一項關(guān)鍵創(chuàng)新是可重復(fù)使用的傳感器。在該團隊開發(fā)的先前葡萄糖傳感器中,酶被永久地構(gòu)建在電極頂部。問題是幾次使用后酶消失了。傳感器將不再工作,必須完全更換。將酶保持在單獨的顆粒中解決了這個問題。
印刷電路板。圖片來源:加州大學(xué)圣地亞哥分校
“這個系統(tǒng)用途廣泛,可以很容易地修改,以檢測其他物質(zhì),用于醫(yī)療保健,環(huán)境和國防應(yīng)用,”王說。系統(tǒng)存儲大量數(shù)據(jù),以便用戶可以長時間跟蹤他們的讀數(shù)。但是,價格存在折衷。雖然可重復(fù)使用的葡萄糖傳感器和3D打印部件價格低廉,但在當(dāng)今的葡萄糖監(jiān)測套件中,再填充顆粒可能比測試條略貴。
該團隊設(shè)想有一天將葡萄糖傳感直接集成到智能手機而不是智能手機中。這項工作目前處于概念驗證階段。接下來的一些步驟包括測試實際血液樣本和最小化樣本量 - 當(dāng)前原型每次測試使用至少十幾滴樣本,因此研究人員的目標(biāo)是將其降低到通常從手指刺中提取的量。他們還計劃在應(yīng)用程序中添加一項功能,發(fā)送電話警報,提醒用戶檢查他們的血糖。
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