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利用血液发电并测量电导率 新型芯片可快速监测健康情况

发布日期:2024-07-10  09:15:01 来源:河北省科学技术厅 浏览次数: 字体:[ ]

近日发表于《先进材料》杂志上的论文,美国匹兹堡大学研究人员研发了一种新型设备,可利用血液发电并测量血液电导率,这一创新有助于医疗测试的进一步普及。

  血液电导率是评估健康状况的重要指标,主要由基本电解质浓度决定,尤其是钠离子和氯离子。这些电解质是许多生理过程中不可或缺的一部分,有助于医生准确诊断疾病。

  研究人员解释说,血液基本上是一种水基环境,其中有各种传导或阻碍电流的分子。例如,葡萄糖溶液具有一定的导电性,通过测量它对电导率的影响,可以判断糖尿病的状况。

  尽管人体血液电导率非常重要,但由于测量方面存在困难,人们对血液电导率的了解不多。测量频率低于100赫兹的电导率对于深入了解血液电特性和基本生物过程尤为重要,但难度较大。

  研究团队提出了一种毫流体纳米发电机片上实验室设备,能够测量低频血液电导率。该设备中有一种集成摩擦电纳米发电机(TENG),能利用血液将机械能转化为电能。

  这一过程涉及到接触材料之间的电子交换。在TENG系统中,电子转移和电荷分离会产生电压差,电压差会驱动电流。研究团队分析了设备在预定义负载条件下产生的电压,以确定血液的电导率。他们还使用人工智能模型,通过设备产生的电压模式直接估计血液电导率。

  研究团队将该设备结果与传统测试进行了比较,证明其具有较高准确性。此外,这种设备能够在体内任何存在血液的地方进行操作,利用局部血液进行自供电诊断。

  血液是由血浆和悬浮于其中的不同形状的血细胞组成,这些血细胞之间的液体可视为电解质。对普通人来说,血液电导率是个听起来有些陌生的名词。其实,它与血细胞压积、血沉、血液流变性都有关系,因此也与人体生理病理状态相关。本文中,科研人员创造性地发明了一种血液驱动的检测设备,将检测对象作为自身动力来源。这样一来,血液电导率测试能在更多基础医疗设施欠缺的地方得以应用,让更多人能享受到医疗技术进步带来的福祉。

来源:科技日报


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