新しい血液チップによるリアルタイム健康モニタリング(Novel Blood-Powered Chip Offers Real-Time Health Monitoring)

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2024-06-24 ピッツバーグ大学

研究者たちは、発展途上国を含む世界中で増加している糖尿病や骨粗しょう症などの代謝性疾患に対処するため、新しいデバイスを提案しています。このデバイスは、血液を用いて電気を生成し、その導電性を測定することで、遠隔地でも医療を可能にします。ピッツバーグ大学とピッツバーグ医療センターの研究チームが開発したこのポケットサイズの「ラボ・オン・ア・チップ」デバイスは、血液の電気伝導性を低周波数で測定し、血中のナトリウムや塩化物イオンなどの電解質濃度を通じて健康状態を診断します。この自己発電型ナノジェネレータは、機械的エネルギーを電気に変換し、AIモデルを使用して血液の導電性を推定します。この技術は、現地で即座に診断を行う可能性を秘めています。

<関連情報>

低周波での血液電気伝導度モニタリングのためのミリ流体ナノジェネレータ・ラボオンチップデバイス Millifluidic Nanogenerator Lab-on-a-Chip Device for Blood Electrical Conductivity Monitoring at Low Frequency

Jianzhe Luo, Wenyun Lu, Daeik Jang, Qianyun Zhang, Wenxuan Meng, Alan Wells, Amir H. Alavi
Advanced Materials  Published: 30 May 2024
DOI:https://doi.org/10.1002/adma.202403568

新しい血液チップによるリアルタイム健康モニタリング(Novel Blood-Powered Chip Offers Real-Time Health Monitoring)

Abstract

The electrical conductivity of blood is a crucial physiological parameter with diverse applications in medical diagnostics. Here, a novel approach utilizing a portable millifluidic nanogenerator lab-on-a-chip device for measuring blood conductivity at low frequencies, is introduced. The proposed device employs blood as a conductive substance within its built-in triboelectric nanogenerator system. The voltage generated by this blood-based nanogenerator device is analyzed to determine the electrical conductivity of the blood sample. The self-powering functionality of the device eliminates the need for complex embedded electronics and external electrodes. Experimental results using simulated body fluid and human blood plasma demonstrate the device’s efficacy in detecting variations in conductivity related to changes in electrolyte concentrations. Furthermore, artificial intelligence models are used to analyze the generated voltage patterns and to estimate the blood electrical conductivity. The models exhibit high accuracy in predicting conductivity based solely on the device-generated voltage. The 3D-printed, disposable design of the device enhances portability and usability, providing a point-of-care solution for rapid blood conductivity assessment. A comparative analysis with traditional conductivity measurement methods highlights the advantages of the proposed device in terms of simplicity, portability, and adaptability for various applications beyond blood analysis.

医療・健康
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