糖尿病人的福音：這款電子「吸血器」叮一口就能幫你驗血

對許多人來說，炎炎夏季中那嗡嗡作響的蚊子可稱得上是世界上最討厭的生物了。尤其是那些擁有「招蚊子」體質的人，那感覺就彷彿身邊一直有一個煩人的魔鬼一樣陰魂不散。

但是，討厭歸討厭，我們不可否認的是，蚊子是自然界里吸血能力最強的生物之一，它那宛如針頭般的刺吸式口器可以輕鬆穿透人類厚厚的皮膚，準確找到血管位置，然後開始大飽口福。

但我們對於蚊子吸血這件事往往會忽略掉的就是，即便蚊子的「針頭」刺入了我們的皮膚，可似乎並沒有特別疼痛的感覺。也正是在這種仿生學思路的啟發下，生物工程師們產生了聯想，要仿照蚊子吸血的過程來發明一款可以定期對人進行無痛抽血的儀器。

普通人可能不太理解驗血對於疾病治療的重要性，但對於糖尿病患者來說，飯前飯後血糖檢測可以算得上是生命攸關的大事。而如今主流的指尖采血方式不但步驟繁瑣而且還很疼。有鑒於此，許多醫療設備公司都在開發無痛驗血方式，比如植入式血糖檢測儀、半自動監測設備或是微針檢測給葯技術。而受蚊子啟發所開發出來的「電子蚊子」則正是其中的一類。

自 2007 年起，加拿大卡爾加里大學（University of Calgary）的一個研究團隊就試圖開發出一款全自動微侵害的驗血儀器。該儀器可以在設定好的時間「叮」用戶一口，然後取血檢測。近日，該團隊的最新的設計原型終於亮相。這是一款和手錶十分相似的可穿戴設備。在工作時，該設備可以刺入皮膚下方的毛細血管，抽取一滴血並放在血糖檢測紙上進行檢測。

圖丨檢測儀原型機

「我們是想創造一個可以設定運行周期並且全自動化的血液採集設備，要為驗血提供可靠的血樣，」該項目資深研究員 Martin Mintchev 對此說道。「其最重要的一步就是可以和毛細血管自動碰觸」。在檢測血糖之外，Mintchev 相信該設備還能供用戶在家中獨立便捷地完成其他驗血操作，甚至可以是基因檢測或者癌症鑒別。

圖丨項目研究員 Martin Mintchev

在剛被發明出來之後，該設備使用了壓電傳動裝置為刺破皮膚的針頭提供動力，但是這一裝置不但價格不菲，體積也很大。早期的設計原型足足有一個撲克盒的大小，這無疑大大影響了其使用的便捷性。相信沒有人會願意每時每刻在手腕上帶一副紙牌！

為了縮小設備的體積，該團隊選擇與卡爾加里（Calgary）本地的微系統專家 Orly Yadid-Pecht 進行合作。經過多番嘗試，該設備針頭的驅動裝置最終採用了形狀記憶合金（SMA）。

圖丨使用了兩個 SMA 微型傳動裝置來采血的可穿戴設備的拆解圖

這種廉價的合金有種十分有趣的特性：在加熱時收縮，在冷卻時恢復原本形狀。對於針頭來講，形狀記憶合金傳動裝置可以刺穿至皮下 3.55 毫米深，每次穿刺將耗費 5.56 毫瓦時。能提供遠超壓電裝置的 223 克力的穿透力，並且可以大幅度減少設備的體積。

經過改進之後，最新的設計原型只有兩個模塊：上方的可重複使用模塊和下方的一次性模塊。可重複使用的部分看起來就像一塊智能手錶，包含一塊電池、OLED 顯示屏、傳動裝置以及相關的電路板。一次性的部分則是由一根探針和一張測紙所組成的。

圖丨「電子蚊子」內部結構

整個原型設備的體積被大大縮小，使其可以被輕鬆地戴在手腕上，而最重要的是，探針每次都可以準確的刺入毛細血管中，在對23名志願者的實驗中，有19例穿刺都到達了手腕錶皮之下的血管當中。

在設定好時間之後，該設備可以每天按時進行多次取樣，並把血糖測驗的結果傳送到手機APP或醫生的終端上。研究人員聲稱，被「電子蚊子」叮一口和被真正的蚊子叮咬十分相似，並無任何痛感。多名測試者都表示說感覺不到被叮。

不過，「電子蚊子」也並非完美無瑕，它目前也遇到了發展的瓶頸。雖然現有的裝置可以精準的刺中毛細血管，但是它所採取的血樣實在太小了，使用主流的血糖測紙難以檢測到準確的血糖含量。所以，該團隊有兩個選擇：或者選擇加粗探針並放大設備的體積（因此加重痛感）來採取足夠多的血樣，或者就選擇開發專用的血糖檢測技術。

顯然，Mintchev 和他的團隊選擇了第二條路。「我們認為，通過在探針周圍排放特製的測紙才是解決這個問題的最佳方式，」他說道。「有了專用的血糖檢測技術，不僅檢測設備的體積可以進一步縮小到手鐲或臂環的大小，而且還可以隨時隨地提供準確的血糖數據。」

不過，有一點是確定的，那就是一款嶄新的血糖測紙的研發成本在短期內絕對會居高不下，並且還需要通過美國食品藥品監督管理局（FDA）的嚴格批准。但是一旦這種測紙可以實現量產，它的價格就可以降低到與現有的主流測試技術相似的水平。相信到了那一天，傳統的血液檢測方式會被徹底改變，對於亟待這一解決方案的病人來說將會是莫大的福音。

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