پلتفرم حسگر زیستی پوشیدنی به اندازه سکه برای سلامت دیجیتال

9 آگوست 2022 -توسط دانشگاه هنگ کنگ -اعتبار: شیمی تجزیه DOI:

تیمی از محققان دانشکده مهندسی دانشگاه هنگ کنگ (HKU) سیستمی به اندازه سکه ایجاد کرده اند که می تواند سیگنال های الکتروشیمیایی ضعیف را بخواند و می تواند برای نظارت شخصی بر سلامت و اندازه گیری شرایطی مانند دیابت، بیماری های قلبی عروقی و سلامت روان استفاده شود. این کشف روی جلد مجله شیمی تحلیلی منتشر شد.

سیستم PERfECT – مخفف Personalized Electronic Reader for Electrochemical Transistors – کوچکترین سیستم در نوع خود با ابعاد 1.5 x 1.5 x 0.2 سانتی متر و وزن تنها 0.4 گرم است. این به راحتی قابل پوشیدن است، به عنوان مثال با یک ساعت هوشمند یا به عنوان یک پچ، برای نظارت مداوم بر سیگنال های زیستی مانند سطح گلوکز و غلظت آنتی بادی در خون و حتی عرق.

دکتر شیمینگ ژانگ مهندسی، که گروه تحقیقاتی HKU WISE (الکترونیک پوشیدنی، هوشمند و نرم) را برای توسعه این سیستم رهبری می کند از دپارتمان برق و الکترونیک گفت: “سیستم پوشیدنی ما کوچک، نرم و برای پوشندگان نامحسوس است و می تواند وضعیت بدن ما را به طور مداوم تحت نظر داشته باشد. این ویژگی ها به این معنی است که پتانسیل ایجاد تحول در فناوری مراقبت های بهداشتی را دارد.”.

این فناوری یک گام بزرگ رو به جلو برای ترانزیستورهای الکتروشیمیایی آلی است که به دلیل پایداری آب و حساسیت بالا در ولتاژ کاری پایین (میلی ولت) به طور گسترده به عنوان نسل بعدی فناوری حسگر در نظر گرفته می شوند، اما تاکنون فاقد یک سیستم مینیاتوری بی سیم برای کار در داخل هستند..

سیستم پوشیدنی PERfECT این جایگاه را پر می کند. این می تواند دقیقاً عملکرد کلی ترانزیستور الکتروشیمیایی را با نرخ نمونه برداری از داده ها تا 200 کیلو نمونه در ثانیه مشخص کند – عملکردی همتراز با تجهیزات تجاری حجیم. اما قیمت فقط یک دهم قیمت تجاری است. همچنین می تواند به عنوان یک ایستگاه الکتروشیمیایی کوچک برای دستگاه های پوشیدنی عمل کند و خروجی انواع دیگر ترانزیستورهای ولتاژ پایین مانند ترانزیستورهای اثر میدان الکترولیت و ترانزیستورهای لایه نازک با دروازه دی الکتریک بالا را اندازه گیری کند.

این سیستم می تواند بلافاصله در چندین سیستم پوشیدنی که مبتنی بر ترانزیستورهای ولتاژ پایین هستند اعمال شود. گروه دکتر ژانگ یک شرکت نوپا به نام SESIC تشکیل داده است تا این فناوری را در دسترس قرار دهد.

ما توانسته ایم سیستم PERfECT را به دلیل فرهنگ منحصر به فرد و بین رشته ای در گروه تحقیقاتی HKU WISE که شامل محققانی از مهندسی برق، شیمی کاربردی، مهندسی زیست پزشکی، میکروالکترونیک و مهندسی نرم افزار است، توسعه دهیم. دکتر ژانگ، که از سال 2013، زمانی که دانشجو ی دکترا بود، روی فناوری‌های پوشیدنی برای مراقبت‌های بهداشتی دیجیتال کار می‌کرد، می‌گوید..

دانشجویان WISE جوایز متعددی را برای نوآوری‌های خلاقانه خود در زمینه فناوری سلامت پوشیدنی از جمله آکادمی علوم مهندسی هنگ کنگ (HKAES) 2021-22 University Pitch Competition در چالش‌های بزرگ جهانی به دست آورده‌اند که آنها را به عنوان یکی از تنها پنج تیم از چین واجد شرایط می‌کند. مسابقه بین المللی دانشجویی پنجمین اجلاس بزرگ چالش های جهانی؛ جایزه بهترین ارائه انجمن تحقیقات مواد (MRS) (پاییز 2021)؛ جایزه مسابقه پروژه IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (2021)؛ و جوایز InnoShow دوبار برنده، 2021 و 2022

پروفسور ژانگ گفت: “چشم انداز WISE ارتقای انتقال از مراقبت های بهداشتی “بیمارستان محور” به “انسان محور” با توسعه نسل بعدی فناوری های الکترونیکی پوشیدنی، هوشمند و نرم است – از این رو WISE نامیده می شود