新型智能手機保護套：讓糖尿病人能隨時隨地測血糖！

導讀

最近，美國加州大學聖迭戈分校的工程師們開發出一個特殊的智能手機保護套和應用程序，無論患者在家中還是忙碌中，都可以更加容易地記錄和追蹤血糖讀數。

背景

對於糖尿病人來說，檢測血糖可以更好地掌控患者的血糖變化，對生活規律，活動，運動，飲食以及合理用藥等方面，都具有非常重要的指導意義，並可以幫助患者隨時發現問題，及時到醫院就醫。

然而，檢測血糖水平是一件麻煩事，特別是當患者離開房間時，每次都必須打包自己的血糖檢測儀。

之前，筆者也介紹過有關血糖檢測方面的創新成果，例如：韓國首爾基礎科學研究院的科學家採用石墨烯腕帶檢測和治療糖尿病。當糖尿病人佩戴腕帶以後，該設備能夠採集他們皮膚上的汗液，並通過感測器檢測患者汗液溫度和PH值，分析出血糖水準，然後將血糖數據無線傳輸到移動設備，例如智能手機上，讓患者可以有效地閱讀和分析。

（圖片來源於：Hui Won Yun, 首爾大學）

創新

今天，讓我們再看一個將智能手機、感測器、無線通信技術相結合，用於血糖檢測的創新成果。最近，美國加州大學聖迭戈分校的工程師們開發出一個特殊的智能手機保護套和應用程序，無論患者在家中還是忙碌中，都可以更加容易地記錄和追蹤血糖讀數。

美國加州大學聖迭戈分校的電氣和計算機工程教授 Patrick Mercier 表示，在智能手機中集成血糖感知功能，能讓病人無需攜帶單獨的設備。另外還可以自動存儲、處理來自智能手機的血糖讀數，並發送至護理提供者或者雲服務。

（圖片來源：加州大學聖迭戈分校雅各布工程學院）

由 Mercier 、納米工程系教授 Joseph
Wang、及其在加州大學聖迭戈分校雅各布工程學院的同事們開發的這款設備稱為「GPhone」。它是一種新型概念驗證階段的攜帶型血糖感知系統。Wang 和 Mercier 分別是主任和合作主任。他們的團隊將研究成果發表於《生物感測器和生物電子》（Biosensors and Bioelectronics）雜誌。

技術

GPhone 主要由兩個部件組成。第一個部件是纖細的3D列印手機保護套，適配智能手機，並且在角落處有一個永恆的、可重用的感測器。第二個部件由充滿酶的一次性顆粒組成。這種顆粒具有磁性，並可以附著在感測器上。顆粒位於3D列印的尖筆內部，附著於智能手機的側面。

（圖片來源：加州大學聖迭戈分校雅各布工程學院）

為了進行測試，用戶首先需要拿起尖筆，將顆粒放到感測器上，這個步驟將激活感測器。用戶將在其頂部滴一滴血。感測器將測量血糖濃度，然後將數據通過藍牙，無線傳輸至客制化的安卓應用程序，並且在智能手機屏幕上顯示數字。該測試僅需20秒鐘。之後，使用過的顆粒將被丟棄，感測器將被拆除，直到下一次測試再使用。尖筆需要儲備足量的顆粒進行30次測試，直到其重新填滿。印刷電路板保證了整個系統可通過智能手機電池運行。

（圖片來源：加州大學聖迭戈分校雅各布工程學院）

顆粒內含有一種酶，也稱為「葡糖氧化酶」，它會與葡萄糖發生反應。這項反應產生出的電信號，可通過感測器電極測量到。信號越強，那麼葡萄糖濃度越高。團隊在不同濃度的葡萄糖溶液中測試該系統，經過多次測試，測試結果都準確無誤。

價值

這項設計的關鍵創新在於：可重用的感測器。在團隊之前開發的葡萄糖感測器中，這種酶永久的位於電極之上。然而問題是在幾次使用後酶將耗盡。感測器無法繼續工作，必須被完全取代。而將這種酶放在單獨的顆粒中，成功地解決了這個問題。

Wang

表示，該系統是靈活多用的，可修改後用於檢測其他物質，應用於健康醫療、環境和國防方面。這個系統存儲的數據量非常可觀，所以用戶可長時間追蹤讀數。然而，價格方面的因素需要研究人員權衡一下。雖然可重用的葡萄糖感測器和3D列印的部件都比較便宜，但是重新填滿顆粒的花銷比現有的葡萄糖測試包中的試紙稍貴。

未來

團隊設想未來某一天直接將葡萄糖感知集成到智能手機中而不是保護套中。這項工作目前正處於概念驗證階段。其他一些步驟包括在實際的血液樣本上測試以及最小化取樣容積。目前的原型每次測試至少要採集12滴血，所以研究人員正致力於減少從指尖取血的量。他們也計劃在應用程序中增加一個功能，在檢測血糖時，向手機發送警報提醒用戶。

關鍵字

醫療、智能手機、應用程序

參考資料

【1】http://jacobsschool.ucsd.edu/news/news_releases/release.sfe?id=2388

【2】Amay J. Bandodkar, Somayeh Imani, Rogelio Nu?ez-Flores, Rajan Kumar,
Chiyi Wang, A.M. Vinu Mohan, Joseph Wang, Patrick P. Mercier. Re-usable electrochemical glucose sensors integrated into a smartphone platform. Biosensors and Bioelectronics, 2018; 101: 181 DOI: 10.1016/j.bios.2017.10.019

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