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傳感器

美研發(fā)能印在松緊帶上的傳感器

2025China.cn   2010年06月22日
        美國研究人員研發(fā)出了新的化學(xué)傳感器,并將其直接印刷在內(nèi)衣的松緊帶上,即使按壓、展開傳感器上的電極,都不會(huì)影響其感應(yīng)能力。研究人員表示,該傳感器可在戰(zhàn)場大展拳腳,廣泛應(yīng)用于可穿戴的設(shè)備中,除了監(jiān)控士兵的生命征象外,還能夠協(xié)助療傷。
  “智能內(nèi)衣”的“智能化”主要表現(xiàn)在,被印刷的傳感器能夠嵌入基于邏輯計(jì)算的生物計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中,用于監(jiān)控從人的汗水和眼淚中探測到的乳酸鹽、氧氣、去甲腎上腺素、葡萄糖等生物標(biāo)記,并據(jù)此自動(dòng)診斷士兵的傷勢、病人健康狀況的變化等,根據(jù)這些診斷,生物計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠自動(dòng)釋放出定量的藥物,在救助人員到達(dá)之前實(shí)施治療。
  該研究的領(lǐng)導(dǎo)者、加州大學(xué)圣迭戈分校納米工程系的約瑟夫·王教授表示,選擇普通內(nèi)衣的松緊帶是因?yàn)槠渫梭w皮膚的接觸最為密切,因此可以直接監(jiān)測汗水。一系列的測試實(shí)驗(yàn)證實(shí),彎曲、拉伸和按壓直接印刷在內(nèi)衣松緊帶上的傳感器,對于其探測過氧化氫和煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)的能力幾乎沒有什么有害的影響。另外,可以通過針對特定紡織品基座選擇不同的油墨配色和油墨粘度來優(yōu)化傳感器的性能。
  2008年,該納米研究組獲得了美國野戰(zhàn)醫(yī)院在線檢測芯片的重大資助。當(dāng)時(shí)研究人員對該項(xiàng)目進(jìn)行的解釋是:乳酸鹽、氧氣、去甲腎上腺素、葡萄糖等可以作為某類傷痛的生物標(biāo)記,它們都是生物輸入信號(hào)。包含了很多酶的電極將作為傳感器,將生物標(biāo)記轉(zhuǎn)化為電極上的另一個(gè)酶能夠識(shí)別的產(chǎn)品,以進(jìn)行下一步的邏輯操作。電極也將承擔(dān)轉(zhuǎn)換器的角色,產(chǎn)生一系列的0和1,這些0和1能夠揭示出傷痛情況,并且激活智能物質(zhì)、釋放出藥物。
  例如,如果一個(gè)受傷的士兵將進(jìn)入休克狀態(tài),電極上的酶將感應(yīng)到乳酸鹽、葡萄糖和去甲腎上腺素等生物標(biāo)記的濃度會(huì)增加。相反,酶產(chǎn)生的產(chǎn)品的濃度會(huì)改變:比如過氧化氫、NADH的濃度變高;NAD+(細(xì)胞能量代謝所必需的輔酶)的濃度將變低等,這會(huì)讓內(nèi)置的邏輯結(jié)構(gòu)輸出信號(hào)‘1,0,1,0’,這些信號(hào)就表明士兵會(huì)休克,系統(tǒng)然后觸發(fā)預(yù)先確定的治療反應(yīng)。
  研究人員在最新一期的《分析師》雜志上指出,此次新傳感器的研發(fā)成功表明,電極可以成為“智能內(nèi)衣”的一部分,而這種設(shè)備將可以應(yīng)用于美國海軍研究所正在研發(fā)的“野戰(zhàn)醫(yī)院單芯片”系統(tǒng)(該系統(tǒng)主要用于監(jiān)控士兵的受傷狀況并提供藥物治療)中。

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