新技術:智能手機在家可完成各種醫療測試

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【大紀元2022年05月07日訊】(大紀元記者張妮編譯報導)驗血驗尿等這類醫療檢測是了解健康狀況的重要步驟。但是這些檢測設備體積都較大,一直以來都需要在實驗室內完成,所以等待時間較長。想在家自我快速完成是很難辦到的。

新發明的檢測方法被科學家稱為微流體檢測技術。這是一個廣泛的領域,研究和操控各種微量液體進行分析。近年來很多科學家也在摸索怎樣把檢測設備集成到一個很小的芯片上,造出各種便攜式檢測工具。這在醫療領域將有無限的應用前景。

例如這次新冠疫情中所推出的快速抗原檢測設備就是微流體檢測技術中的一種,也是針對體液進行檢測。但是,對於像驗血驗尿,以了解身體上像血糖、膽固醇水平這些重要生物指標的檢驗,要縮小設備的體積難度更大。

美國明尼蘇達大學雙城分校(University of Minnesota, Twin Cities)的研究人員發明了一種創新的微流體檢驗技術。不僅檢測設備所需的芯片小巧輕盈,而且只要利用智能手機像近距離無接觸式付費一樣,靠近一下這種芯片,即可啓動設備進行檢測。

主要研究者之一明尼蘇達大學雙城分校電氣與計算機工程系教授吳相鉉(Sang-Hyun Oh)介紹說,長期以來微流體檢測設備的體積難以縮小,主要原因是這些設備上密閉液體樣品所需的各種部件太多,比如液體泵、供液體流動的管道,還需要能夠啓動電泵的布線設計——要想把這麼多部件和材料都造成微型版本,並塞入一個芯片那樣大小的空間裡面,對製造工藝來說難度太大了。

這份研究從葡萄酒的掛杯現象得到啓發,利用液體的張力在微芯片中把液滴拉開,以檢測裡面是否存在病原體、細菌等成分。

研究人員把兩個電極以只有10納米的距離、緊挨著置於一個只有2公分見方的芯片上產生電場。因為電極非常靠近,所以只需不到一伏特的電壓即可產生足夠強的電場。也因為只需如此低的電壓,研究人員利用智能手機的近場通訊(NFC)信號就可以啓動芯片。近場通訊技術是現代生活中人們幾乎每天都在使用的技術,例如在商店內把信用卡或手機與付費終端靠近一下即可完成付費的技術。

研究稱,這是第一個利用智能手機通過無線方式替代傳統複雜的微流體設備結構,啓動微型檢測通道的技術,為將來開發各種便攜式、低成本、在家即可進行檢測的醫療設備鋪平了道路。

這份研究4月6日發表於《自然·通訊》(Nature Communications)期刊。◇

責任編輯:葉紫微

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