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類型分類：: 科普知識

數據分類：: 直尺

美研發能印在松緊帶上的傳感器

發布日期：2022-07-14 點擊率：41

美國研究人員研發出了新的化學傳感器，并將其直接印刷在內衣的松緊帶上，即使按壓、展開傳感器上的電極，都不會影響其感應能力。研究人員表示，該傳感器可在戰場大展拳腳，廣泛應用于可穿戴的設備中，除了監控士兵的生命征象外，還能夠協助療傷。
　　“智能內衣”的“智能化”主要表現在，被印刷的傳感器能夠嵌入基于邏輯計算的生物計算機系統中，用于監控從人的汗水和眼淚中探測到的乳酸鹽、氧氣、去甲腎上腺素、葡萄糖等生物標記，并據此自動診斷士兵的傷勢、病人健康狀況的變化等，根據這些診斷，生物計算機系統能夠自動釋放出定量的藥物，在救助人員到達之前實施治療。
　　該研究的領導者、加州大學圣迭戈分校納米工程系的約瑟夫·王教授表示，選擇普通內衣的松緊帶是因為其同人體皮膚的接觸最為密切，因此可以直接監測汗水。一系列的測試實驗證實，彎曲、拉伸和按壓直接印刷在內衣松緊帶上的傳感器，對于其探測過氧化氫和煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）的能力幾乎沒有什么有害的影響。另外，可以通過針對特定紡織品基座選擇不同的油墨配色和油墨粘度來優化傳感器的性能。
　　2008年，該納米研究組獲得了美國野戰醫院在線檢測芯片的重大資助。當時研究人員對該項目進行的解釋是：乳酸鹽、氧氣、去甲腎上腺素、葡萄糖等可以作為某類傷痛的生物標記，它們都是生物輸入信號。包含了很多酶的電極將作為傳感器，將生物標記轉化為電極上的另一個酶能夠識別的產品，以進行下一步的邏輯操作。電極也將承擔轉換器的角色，產生一系列的0和1，這些0和1能夠揭示出傷痛情況，并且激活智能物質、釋放出藥物。
　　例如，如果一個受傷的士兵將進入休克狀態，電極上的酶將感應到乳酸鹽、葡萄糖和去甲腎上腺素等生物標記的濃度會增加。相反，酶產生的產品的濃度會改變：比如過氧化氫、NADH的濃度變高；NAD+（細胞能量代謝所必需的輔酶）的濃度將變低等，這會讓內置的邏輯結構輸出信號‘1,0,1,0’，這些信號就表明士兵會休克，系統然后觸發預先確定的治療反應。
　　研究人員在最新一期的《分析師》雜志上指出，此次新傳感器的研發成功表明，電極可以成為“智能內衣”的一部分，而這種設備將可以應用于美國海軍研究所正在研發的“野戰醫院單芯片”系統（該系統主要用于監控士兵的受傷狀況并提供藥物治療）中。

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