Naujas krauju varomas lustas siūlo sveikatos stebėjimą realiuoju laiku

Naujas krauju varomas lustas siūlo sveikatos stebėjimą realiuoju laiku

Gyvensena mityba, dietos, judėjimas

Metaboliniai sutrikimai, tokie kaip diabetas ir osteoporozė, plinta visame pasaulyje, ypač besivystančiose šalyse.

Šių sutrikimų diagnozė paprastai yra kraujo tyrimas, tačiau kadangi esama sveikatos priežiūros infrastruktūra atokiose vietovėse negali palaikyti šių tyrimų, dauguma asmenų lieka nediagnozuojami ir negydomi. Įprasti metodai taip pat apima daug darbo reikalaujančius ir invazinius procesus, kurie paprastai užtrunka daug laiko, todėl stebėjimas realiuoju laiku tampa neįmanomu, ypač realiame gyvenime ir kaimo vietovėse.

Pitsburgo universiteto ir Pitsburgo universiteto medicinos centro mokslininkai siūlo naują prietaisą, kuris naudoja kraują elektros energijai gaminti ir jo laidumui matuoti, atverdamas duris medicininei priežiūrai bet kurioje vietoje. Jų darbas „Millifluidic Nanogenerator Lab-on-a-Chip Device for Blood Electrical Conductivity Monitoring at Low Frequency“ buvo paskelbtas m. Pažangios medžiagos.

„Kadangi nanotechnologijų ir mikroskysčių sritys ir toliau tobulėja, atsiranda vis daugiau galimybių kurti laboratorijoje įmontuotus prietaisus, galinčius atlaikyti šiuolaikinės medicinos priežiūros suvaržymus“, – sakė civilinės ir aplinkos inžinerijos docentas Amiras Alavi. Pitto Swansono inžinerijos mokykloje.

„Šios technologijos gali potencialiai pakeisti sveikatos priežiūrą, pasiūlydamos greitą ir patogią diagnostiką, galiausiai pagerindamos pacientų rezultatus ir medicinos paslaugų veiksmingumą.

Kraujo elektrinis laidumas yra vertingas rodiklis, leidžiantis įvertinti įvairius sveikatos parametrus ir nustatyti sveikatos būklę.

Šį laidumą daugiausia lemia esminių elektrolitų, ypač natrio ir chlorido jonų, koncentracija. Šie elektrolitai yra neatsiejami nuo daugelio fiziologinių procesų, padedantys gydytojams tiksliai nustatyti diagnozę.

„Kraujas iš esmės yra vandens pagrindu sukurta aplinka, kurioje yra įvairių molekulių, kurios praleidžia arba trukdo elektros srovei“, – paaiškino Dr. Alanas Wellsas, UPMC klinikinių laboratorijų medicinos direktorius, Pitsburgo universiteto ir UPMC laboratorinės medicinos skyriaus vykdomasis vicepirmininkas. ir Thomas Gill III, Pitto medicinos mokyklos Patologijos skyriaus patologijos profesorius.

„Pavyzdžiui, gliukozė yra elektros laidininkas. Atlikdami šiuos matavimus galime pamatyti, kaip ji veikia laidumą. Taigi galime vietoje atlikti diagnozę.”

Nepaisant gyvybingumo, žinios apie žmogaus kraujo laidumą yra ribotos dėl matavimo iššūkių, tokių kaip elektrodų poliarizacija, ribota prieiga prie žmogaus kraujo mėginių ir sudėtingumo, susijusio su kraujo temperatūros palaikymu. Matuoti laidumą žemesniais nei 100 Hz dažniais yra ypač svarbu norint geriau suprasti kraujo elektrines savybes ir pagrindinius biologinius procesus, tačiau tai dar sunkiau.

Kišeninė laboratorija

Mokslininkų komanda siūlo naujovišką, nešiojamą milifluidinį nanogeneratorių laboratorijoje ant lusto, galintį matuoti kraują žemu dažniu. Įrenginys naudoja kraują kaip laidžią medžiagą savo integruotame triboelektriniame nanogeneratoriuje arba TENG. Siūloma kraujo pagrindu sukurta TENG sistema gali paversti mechaninę energiją į elektros energiją per triboelektrifikaciją.

Šis procesas apima elektronų mainus tarp besiliečiančių medžiagų, dėl kurių vyksta krūvio perdavimas. TENG sistemoje elektronų perdavimas ir krūvio atskyrimas sukuria įtampos skirtumą, kuris varo elektros srovę, kai medžiagos patiria santykinį judėjimą, pvz., Suspaudimą ar slydimą.

Grupė analizuoja prietaiso generuojamą įtampą iš anksto nustatytomis apkrovos sąlygomis, kad nustatytų kraujo elektrinį laidumą. Savaiminio maitinimo mechanizmas leidžia miniatiūrizuoti siūlomą kraujo pagrindu pagamintą nanogeneratorių. Komanda taip pat naudojo AI modelius, kad tiesiogiai įvertintų kraujo elektrinį laidumą, naudodama įrenginio generuojamus įtampos modelius.

Siekdama patikrinti jo tikslumą, komanda palygino rezultatus su tradiciniu bandymu, kuris pasirodė sėkmingas. Tai atveria duris testavimui ten, kur gyvena žmonės. Be to, krauju varomi nanogeneratoriai gali veikti organizme visur, kur yra kraujo, todėl galima savarankiškai atlikti diagnostiką naudojant vietinę kraujo chemiją.