NIST研究人员尝试用智能手机的罗盘传感器测定人体中的化学成分

NIST研究人员尝试用智能手机的罗盘传感器测定人体中的化学成分 在一项概念验证研究中,美国商务部国家标准与技术研究院(NIST)的科学家们制作了一个小型胶囊装置,并将其夹在2020年发布的摩托罗拉Moto E智能手机上。胶囊中包含两片嵌入磁性颗粒的水凝胶薄片。水凝胶是一种富含水分的材料,从治疗脑损伤到制造微小的变形机器人,水凝胶已被广泛应用于各种领域。根据葡萄糖的存在或液体的特定 pH 值,水凝胶片可按不同的速率膨胀或收缩。然后,他们利用手机的磁力计读取两片磁片在移动磁性颗粒时产生的差异,或者靠近手机,或者远离手机。结果,这款设备能够以惊人的精确度测量葡萄糖水平。该系统能够读取低至几百万分之一摩尔的糖浓度,这种测量方法通常应用于分子结构。研究人员说,这种精确度远远超出了检测血液样本中葡萄糖所需的精确度,但它可以用于读取唾液中的糖分,这意味着糖尿病患者可以每天读取葡萄糖读数,而不必忍受扎手指的痛苦。研究人员还表示,该设备在分析内容方面可以更进一步。在目前的研究中,由于它还能检测 pH 值,研究小组称它可以用来检测一系列以体内 pH 值变化为标志的生物紊乱。由于其高度的准确性,它还可以快速、方便地测量组胺,从而有可能取代需要收集 24 小时尿液并进行详细实验室分析的检测方法。"研究小组的研究表明,手机磁力计可以测量 pH 值,其灵敏度与价值数千美元的台式测量仪相同,但成本仅为后者的一小部分。"家庭酿酒师或面包师可以使用磁力计快速测试各种液体的 pH 值,以完善他们的工艺,而环境科学家则可以现场测量地下水样本的 pH 值,其精确度要高于石蕊试纸。NIST 表示,该设备还可用于检测环境毒素。研究人员说,在概念验证研究的基础上,他们还需要研究如何批量生产水凝胶试纸,并找到使其在储存期间保持稳定和功能性的方法。描述这项研究的论文已发表在《自然通讯》杂志上。 ... PC版: 手机版:

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大阪大学研究人员开发出柔韧可弯曲的光学传感器 揉成一团也能用 在最近发表于《先进材料》(Advanced Materials)上的一项研究中,大阪大学科学与工业研究所(SANKEN)的研究人员在一种超薄柔性薄片上开发出了一种光学传感器,这种传感器可以弯曲而不会断裂。事实上,这种传感器非常灵活,即使被揉成一团也能正常工作。在照相机中,光学传感器是感应穿过镜头的光线的装置,类似于人眼的视网膜。传感器设计的创新"传统的光学传感器是使用无机半导体和铁电材料制造的,"该研究的主要作者 Rei Kawabata 说。"这使得传感器变得僵硬,无法弯曲。为了避免这个问题,我们研究了另一种探测光的方法。"与传统的光传感器不同,研究人员使用的是印在超薄聚合物基底(小于 5 微米)上的微小碳纳米管光电探测器阵列。当暴露在光线下时,碳纳米管会发热,形成热梯度,然后产生电压信号。在印刷过程中掺入化学载体可进一步提高纳米管的灵敏度。利用这些纳米管,可以测量可见光以及与热或分子有关的红外光。用于宽带红外热分析的集成有机电路的超灵活无线成像仪利用片状光学传感器对光、热和分子进行探测和成像。无线技术集成除了碳纳米管传感器,聚合物基板上还印有有机晶体管,将电压信号组织成图像信号。要读取这种信号,计算机不需要通过电线与传感器进行物理连接。取而代之的是一个无线蓝牙模块。该研究的资深作者荒木祯平说:"有了这套无线系统,我们的成像仪就能附着在柔软和弯曲的物体上,对其表面或内部进行分析,而不会损坏它们。"集成了碳纳米管光电探测器和有机晶体管的片式光学传感器研究人员制作了薄片型光学传感器的原型,并测试了其感应人体手指或电线等物体的热量以及流经管道的葡萄糖的能力。他们发现,这种光学传感器在很宽的波长范围内都具有很高的灵敏度。此外,在室温和大气条件下,测试表明它具有很高的弯曲耐久性,即使被揉皱也能正常工作。这种无线测量系统和薄片型光学传感器的独特优势将为执行许多任务(如无需采样即可评估液体质量)带来更简单的新方法。研究人员认为,它在无损成像、可穿戴设备和软机器人等许多应用领域都大有可为。编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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MagCode:让所有智能手机都能享受NFC支付体验 | 香港理工大学的研究人员开发出一种技术,即使是不支持NFC的智能手机,也能通过摄像头拍摄NFC读取器来完成支付。 目前,大约有一半的智能手机要么没有装载NFC模块,要么由于安全原因不能使用NFC功能。这项技术可以解决这一问题。 工作原理:用户只需将手机的摄像头靠近NFC读取器,摄像头的屏幕上会出现特定的条纹模式。这些条纹实际上是用于数据传输的编码,通过读取这些编码,可以实现与NFC相同的数据交换。 技术灵感:这项技术是基于一个现象,即NFC读取器产生的磁场会对手机的CMOS图像传感器产生无害的磁干扰(Magnetic Interference,MI)。当手机摄像头靠近NFC读取器时,这种磁干扰会在摄像头的屏幕上产生类似于条形码的条纹模式。 性能表现:该技术已经通过11种不同的智能手机进行了测试,所有手机都表现出非常高的性能。特别是与基于磁感应的方法相比,数据传输速度快了58倍。

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新发明的膀胱传感器会向患者的智能手机发送"小便时间"警报 考虑到上面所说的和其他缺点,美国西北大学的一个科学家小组开始研发一种替代品。结果是,一个柔软、可拉伸、薄薄的应变仪传感器通过手术连接到了膀胱外部。事实上,膀胱器官上放置了多个这样的传感器,它们都与一个小型植入式"基站"硬连接,该基站装有电池、蓝牙模块和其他电子设备。当膀胱充满尿液并膨胀时,传感器也会随之拉伸(但不会影响其功能)。这将导致每个传感器产生应变信号,并将信号传输到基站。基站会将这些数据传输到患者智能手机上的一个应用程序,使他们能够跟踪自己的膀胱充盈情况医生也可以远程访问这些信息。在对非人灵长类动物进行的测试中,该技术成功提供了长达八周的读数。科学家们目前正在研究一种刺激膀胱的方法,以诱导按需排尿。这样,当患者收到膀胱充盈警报时,他们只需前往最近的卫生间,就能正常排尿。与约翰-罗杰斯(John A. Rogers)教授和阿伦-夏尔马(Arun Sharma)教授共同领导这项研究的吉列尔莫-阿米尔(Guillermo A. Ameer)教授说:"这项工作是同类研究中首次按比例放大供人类使用。我们展示了这项技术潜在的长期功能。根据不同的使用情况,我们可以将该技术设计成永久性地留在体内,或者在病人完全康复后无害地溶解。"研究人员还在开发一种可生物降解的合成"膀胱补片",并在其中植入患者自身的干细胞。设想是,一旦将补片植入患者功能障碍的膀胱,邻近的膀胱细胞就会迁移到补片中,最终使其成为健康的新膀胱组织。 ... PC版: 手机版:

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