当前,对于糖尿病患者而言,检测血糖水平是个麻烦,尤其是每次离开家时,不得不带着血糖监测装备。加州大学(UC)圣地亚哥分校的工程师开发了一个智能手机壳和app,能让患者更简单地记录和跟踪血糖读数,不管在家还是外出。研究近日发表在《Biosensors and Bioelectronics》。
UC圣地亚哥分校电子与计算机工程教授Patrick Mercier表示,将血糖传感集成到智能手机,患者就不需要携带单独的设备了。额外的益处在于,电话能够自主储存、处理和发送血糖读数给医生或云服务。
设备名为GPhone,是Mercier、纳米工程教授Joseph Wang和他们UC圣地亚哥分校雅各布工程学院的同事开发的新型概念验证便携血糖传感系统。Wang和Mercier分别为UC圣地亚哥分校可穿戴传感器中心的主任和副主任。
GPhone主要由两部分:适合智能手机的轻的3D打印壳,一个角上的一个不变的、可重复使用的传感器。第二部分由磁力吸附在传感器的小的、一次性、装有酶的芯块组成。芯块封装在附着在智能手机壳侧面的3D打印触针内。
为了进行测试,使用者首先拿触针,把一个芯块放在传感器上——这一步是激活传感器。然后使用者将血样滴在上面。传感器测量血糖浓度,然后通过蓝牙无线传输数据到专门设计的安卓App,在智能手机屏幕上显示数字。测试耗时约20秒。之后,用过的芯块被丢弃,停用传感器直到下次测试。除根有足够的芯块,能进行30次测试,然后才需要再次填满。打印的电路板让整个系统能使用智能手机电池。
芯块包含能与血糖反应的酶——葡萄糖氧化酶。反应产生电信号,可由传感器的电极进行测量。信号越强,血糖浓度越高。研究小组在已知血糖浓度的不同溶液中测试了此系统,多次检测中结果精确。
此设计的关键创新在于可重复使用的传感器。在研究小组既往开发的血糖传感器中,酶一直位于电极的顶部。问题是使用几次后,酶就用完了,传感器无法再工作,必须被完全替换。让酶和芯块分开,解决了这个问题。
Wang介绍,系统是多功能的,也能经简单修改来检测其他物质,用于医疗保健、环境和预防应用。系统存储了相当多的数据,所以使用者能追踪长期读数。可重复使用的血糖传感器和3D打印部分很便宜,填充芯块可能比如今的血糖监测设备的试纸略贵。
研究小组展望,有一天能把血糖传感直接集成到智能手机而非手机壳。研究当前处于概念验证阶段。之后包括检测实际血样,将样本量最小化。他们也计划将一个功能加入app,发出电话警报来提醒使用者测血糖。
研究题为《Re-usable electrochemical glucose sensors integrated into a smartphone platform》。
(环球医学编辑:丁好奇 )
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