可穿戴式生物传感器检测到分钟的生物信号

嵌入式无线传感器数字医疗和监测不可或缺的一部分。常用的无屑的共振antenna-based生物传感器是简单的和负担得起的,但由于他们的低灵敏度有限的适用性。现在,来自日本的研究人员已经开发出一种小说,无线,parity-time symmetry-based bioresonator能够检测血糖和血乳酸浓度。可调,这个高度敏感和健壮bioresonator有潜力改变个性化的健康监测和数字化医疗系统。

无线可穿戴式生物传感器是一个改变游戏规则的个性化的健康监测和医疗数字化,因为他们可以有效地探测、记录和监控医学上重要的生物信号。无屑的共振天线高度承诺可穿戴式生物传感器的组件,因为它们是负担得起的和容易处理。然而,他们实际应用受限于低灵敏度(无法检测小生物信号)引起的低质量(Q)系统的因素。

为了克服这个障碍,研究教授Takeo宅一生早稻田大学教授阴Sijie从北京理工学院,和Taiki高松日本宇宙航空研究开发机构,开发了一种无线bioresonator使用“parity-time (PT)对称”能够检测微小生物信号。他们的工作发表在先进材料技术。

在这项研究中,研究人员设计了一个bioresonator读者和传感器组成的磁耦合的高Q因子,因此,对生化变化敏感性增加。读者和传感器组成一个电感器(左)和电容(C)并联一个电阻(R),传感器,电阻是化学传感器称为“chemiresistor”生化信号转换成电阻变化。chemiresistor包含一个与固定化酶酶电极。分钟在酶电极生物化学变化(变化而在生物分子如血糖的水平或乳酸)因此由传感器转换为电信号,然后放大的读者。

解释其背后的技术概念新颖的生物传感器,讲道,“建模的特点PT-symmetric无线传感系统通过使用一个特征值的解决方案和输入阻抗,并实验证明/附近的异常点的敏感性增强通过使用并行inductance-capacitance-resistance (LCR)谐振器。T他开发了振幅modulation-based PT-symmetric bioresonator可以检测小生物信号,难以衡量无线直到现在。此外,我们PT-symmetric系统提供两种类型的读出模式:基于阈值的转换和增强的线性检测。不同的读出模式可以用于不同的传感范围。”

研究人员测试了系统(包含glucose-specific酶)对人类眼泪液体,发现它可以检测葡萄糖浓度从0.1到0.6毫米。他们还测试了lactate-specific酶和商用人类皮肤,发现它可以测量乳酸水平在0.0到4.0毫米的范围通过人体皮肤组织,没有任何损失的敏感性。这个结果进一步表明,生物传感器可以作为植入式装置。与传统的无屑的共振antenna-based系统相比,PT-symmetric系统实现2000倍高灵敏度在线性和基于阈值的相对变化78%分别检测。

分享他对未来的展望,宅一生总结说,“目前遥测系统是健壮和可调。它可以提高传感器的灵敏度小的生物信号。我们设想,这种技术可用于开发智能隐形眼镜检测血糖和/或植入式医疗设备检测的有效监测糖尿病乳酸和血液中毒。”

这部小说PT-symmetric无线可穿戴bioresonator很快就会迎来一个新的时代个性化的健康监测和高效的数字化医疗系统!

参考:高松T, Sijie Y,宅一生T .耐磨,植入,奇偶校验时间对称bioresonators应承担的极其微小的生物信号监测。阿德板牙抛光工艺。2023:2201704。doi:10.1002 / admt.202201704

本文从以下转载材料。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。