NIST研究人員嘗試用智慧型手機的羅盤感測器測定人體中的化學成分
智慧型手機中的磁力計透過為設備的數位羅盤供電來幫助用戶導航。現在,研究人員找到了一種方法,利用它透過讀取血糖水平來導航人體化學反應,這有可能使糖尿病的管理變得更加容易。
在一項概念驗證研究中,美國商務部國家標準與技術研究院(NIST)的科學家們製作了一個小型膠囊裝置,並將其夾在2020年發布的摩托羅拉Moto E智慧型手機上。膠囊中包含兩片嵌入磁性顆粒的水凝膠薄片。水凝膠是一種富含水分的材料,從治療腦損傷到製造微小的變形機器人,水凝膠已被廣泛應用於各種領域。
根據葡萄糖的存在或液體的特定pH 值,水凝膠片可以不同的速率膨脹或收縮。
然後,他們利用手機的磁力計讀取兩片磁片在移動磁性顆粒時產生的差異,或靠近手機,或遠離手機。結果,這款設備能夠以驚人的精確度測量葡萄糖水平。
該系統能夠讀取低至數百萬分之一摩爾的糖濃度,這種測量方法通常應用於分子結構。研究人員說,這種精確度遠遠超出了檢測血液樣本中葡萄糖所需的精確度,但它可以用於讀取唾液中的糖分,這意味著糖尿病患者可以每天讀取葡萄糖讀數,而不必忍受紮手指的痛苦。
研究人員也表示,該設備在分析內容方面可以更進一步。在目前的研究中,由於它還能檢測pH 值,研究團隊稱它可以用來檢測一系列以體內pH 值變化為標誌的生物紊亂。由於其高度的準確性,它還可以快速、方便地測量組胺,從而有可能取代需要收集24 小時尿液並進行詳細實驗室分析的檢測方法。
“研究小組的研究表明,手機磁力計可以測量pH 值,其靈敏度與價值數千美元的台式測量儀相同,但成本僅為後者的一小部分。”家庭釀酒師或麵包師可以使用磁力計快速測試各種液體的pH 值,以完善他們的工藝,而環境科學家則可以現場測量地下水樣本的pH 值,其精確度要高於石蕊試紙。
NIST 表示,該設備還可用於檢測環境毒素。研究人員說,在概念驗證研究的基礎上,他們還需要研究如何大量生產水凝膠試紙,並找到使其在儲存期間保持穩定和功能性的方法。
描述這項研究的論文已發表在《自然通訊》雜誌上。