微型可注射传感器可以提供不显眼的长期酒精监测。

微型可注射传感器可以提供不显眼的长期酒精监测。

加利福尼亚大学圣地亚哥分校的工程师们开发出一种微型、超低功率可注射的生物传感器,可用于连续、长期的酒精监测。芯片小到可以植入人体的正下方的皮肤表面和无线的可穿戴设备供电,比如智能手表或补丁 

“这项工作的最终目标是为滥用药物治疗项目的病人开发一种常规的、不引人注目的酒精和药物监测设备,”加州大学圣地亚哥分校雅可布工程学院的电气工程教授Drew Hall说。霍尔也隶属于加州大学圣地亚哥分校的无线通信中心和可穿戴式传感器中心。霍尔的团队于4月10日在圣地亚哥的2018届IEEE定制集成电路会议上提出了这项工作;

治疗方案中病人面临的挑战之一是缺乏方便的常规监测工具。分析仪,目前估计血液中酒精浓度的最常见的方式,是笨拙的,需要耐心的萌生和不准确的设备,霍尔说。验血是最精确的方法,但需要由训练有素的技术人员来完成。纹身的酒精传感器,可以穿在皮肤上是一个有前途的新的替代品,但他们可以很容易地删除,只有一次使用;

霍尔说:“一个小型的可注射的传感器可以在一个没有手术的诊所里使用,这样病人就可以更容易地按照规定的疗程进行长时间的监控。”;

这种生物传感器芯片大约有一立方毫米大小,可以在组织间液体的皮下注射,包围身体细胞的液体。它含有一个被酒精氧化酶覆盖的传感器,这种酶可以选择性地与酒精相互作用产生电化学检测的副产品。电气信号无线传输到附近的可穿戴设备如智能手表,这也是无线芯片能量。芯片上的另外两个传感器测量背景信号和ph值。这些被取消,使酒精读数更准确;

研究人员设计的芯片消耗最少的电力总possible-970状态时,这是大约一百万倍的功率消耗少,比智能手机打电话时。“我们不希望芯片对可穿戴设备的电池寿命产生重大影响。霍尔说:“由于我们植入了这一点,我们不希望大量的热量在体内产生,也不需要有潜在毒性的电池。”;

这种超低功耗芯片的工作方式之一是通过一种称为反向散射的技术传输数据。这发生在附近的一个设备,像智能手表发送射频信号的芯片,而芯片发送数据的修改和反射信号返回的SmartWatch。研究人员还为芯片设计了超低功耗传感器读出电路,并将其测量时间降至三秒,从而降低了功耗。

研究人员用模拟植入环境的装置对芯片进行了体外测试。这涉及到在猪皮下面稀释的人血清中的乙醇混合物。

为了将来的研究,研究人员计划在活的动物身上测试芯片。霍尔组与CARI治疗工作,启动基于高通所创新空间在加州圣地亚哥,和Carla Marienfeld博士,加州圣地亚哥的成瘾精神病学家专攻与物质滥用障碍的个体治疗,优化芯片的下一代的康复监测。霍尔的小组正在开发这种芯片,可以监控体内的其他分子和药物;

这是一个概念平台技术的证明。霍尔说:“我们已经表明,这种芯片可以用于酒精,但我们设想创造其他人,可以检测不同的滥用物质,并注入一个定制的鸡尾酒给病人,以提供长期,个性化的医疗监测。”。

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