实时健康监测器可以从血液中获取能量

研究人员提出了一种利用血液发电并测量其电导率的新设备，为在任何地方进行医疗保健打开了大门。

糖尿病和骨质疏松症等代谢紊乱疾病在世界各地日益增多，尤其是在发展中国家。

这些疾病的诊断通常是通过血液测试，但由于偏远地区现有的医疗基础设施无法支持这些测试，大多数人都无法得到诊断和治疗。

传统方法还涉及劳动密集型和侵入性过程，这些过程往往非常耗时并且无法进行实时监测，特别是在现实生活环境和乡村人口中。

匹兹堡大学斯旺森工程学院土木与环境工程助理教授阿米尔·阿拉维 (Amir Alavi) 表示：“随着纳米技术和微流体领域的不断发展，开发能够突破现代医疗保健限制的芯片实验室设备的机会越来越大。”

“这些技术可以通过提供快速便捷的诊断方式彻底改变医疗保健，最终改善患者的治疗效果和医疗服务的有效性。”

现场诊断

血液电导率是评估各种健康参数和检测医疗状况的重要指标。

电导率主要由必需电解质浓度决定，特别是钠离子和氯离子。这些电解质是多种生理过程不可或缺的部分，有助于医生准确诊断。

匹兹堡大学医学院病理学教授艾伦·威尔斯 (Alan Wells) 表示：“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，葡萄糖是一种电导体。我们可以通过这些测量看到它如何影响电导率。因此，我们可以当场做出诊断。”

尽管人体血液电导率非常重要，但由于测量方面的挑战（如电极极化、获取人体血液样本的渠道有限以及维持血液温度的复杂性），人们对人体血液电导率的了解仍然有限。测量频率低于 100 Hz 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，但难度更大。

血液电导率

研究团队正在提出一种创新的便携式微流体纳米发电机芯片实验室设备，能够测量低频血液。该设备利用血液作为其集成摩擦电纳米发电机（TENG）中的导电物质。拟议的基于血液的 TENG 系统可以通过摩擦起电将机械能转化为电能。

该过程涉及接触材料之间的电子交换，从而导致电荷转移。在 TENG 系统中，当材料经历压缩或滑动等相对运动时，电子转移和电荷分离会产生电压差，从而驱动电流。

该团队分析了设备在预定负载条件下产生的电压，以确定血液的电导率。自供电机制使拟议的基于血液的纳米发电机小型化。该团队还使用人工智能模型，利用设备产生的电压模式直接估计血液电导率。

为了测试其准确性，该团队将其结果与传统测试进行了比较，结果证明是成功的。这为将测试带到人们居住的地方打开了大门。此外，血液驱动的纳米发电机能够在体内任何有血液的地方发挥作用，从而能够利用局部血液化学成分进行自供电诊断。

该研究发表在期刊上 先进材料.其他合著者来自匹兹堡大学和新墨西哥州立大学。

来源： 匹兹堡大学