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美研发能印在松紧带上的传感器


作者:刘霞 来源:《科技日报》 2010-06-22 09:40:48

摘要:美国研究人员研发出了新的化学传感器,并将其直接印刷在内衣的松紧带上,即使按压、展开传感器上的电极,都不会影响其感应能力。研究人员表示,该传感器可在战场大展拳脚,广泛应用于可穿戴的设备中,除了监控士兵的生命征象外,还能够协助疗伤。

关键词:传感器[300篇]  化学传感器[1篇]  智能内衣[0篇]  智能化[80篇]  

  美国研究人员研发出了新的化学传感器,并将其直接印刷在内衣的松紧带上,即使按压、展开传感器上的电极,都不会影响其感应能力。研究人员表示,该传感器可在战场大展拳脚,广泛应用于可穿戴的设备中,除了监控士兵的生命征象外,还能够协助疗伤。

  “智能内衣”的“智能化”主要表现在,被印刷的传感器能够嵌入基于逻辑计算的生物计算机系统中,用于监控从人的汗水和眼泪中探测到的乳酸盐、氧气、去甲肾上腺素、葡萄糖等生物标记,并据此自动诊断士兵的伤势、病人健康状况的变化等,根据这些诊断,生物计算机系统能够自动释放出定量的药物,在救助人员到达之前实施治疗。

  该研究的领导者、加州大学圣迭戈分校纳米工程系的约瑟夫·王教授表示,选择普通内衣的松紧带是因为其同人体皮肤的接触最为密切,因此可以直接监测汗水。一系列的测试实验证实,弯曲、拉伸和按压直接印刷在内衣松紧带上的传感器,对于其探测过氧化氢和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)的能力几乎没有什么有害的影响。另外,可以通过针对特定纺织品基座选择不同的油墨配色和油墨粘度来优化传感器的性能。

  2008年,该纳米研究组获得了美国野战医院在线检测芯片的重大资助。当时研究人员对该项目进行的解释是:乳酸盐、氧气、去甲肾上腺素、葡萄糖等可以作为某类伤痛的生物标记,它们都是生物输入信号。包含了很多酶的电极将作为传感器,将生物标记转化为电极上的另一个酶能够识别的产品,以进行下一步的逻辑操作。电极也将承担转换器的角色,产生一系列的0和1,这些0和1能够揭示出伤痛情况,并且激活智能物质、释放出药物。

  例如,如果一个受伤的士兵将进入休克状态,电极上的酶将感应到乳酸盐、葡萄糖和去甲肾上腺素等生物标记的浓度会增加。相反,酶产生的产品的浓度会改变:比如过氧化氢、NADH的浓度变高;NAD+(细胞能量代谢所必需的辅酶)的浓度将变低等,这会让内置的逻辑结构输出信号‘1,0,1,0’,这些信号就表明士兵会休克,系统然后触发预先确定的治疗反应。

  研究人员在最新一期的《分析师》杂志上指出,此次新传感器的研发成功表明,电极可以成为“智能内衣”的一部分,而这种设备将可以应用于美国海军研究所正在研发的“野战医院单芯片”系统(该系统主要用于监控士兵的受伤状况并提供药物治疗)中。

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