Μηχανικοί στο University of California San Diego ανέπτυξαν έναν μικροσκοπικό, εξαιρετικά χαμηλής ενέργειας βιοαισθητήρα, ο οποίος μπορεί να εισαχθεί στο ανθρώπινο σώμα μέσω ένεσης και να χρησιμοποιείται για παρακολούθηση των επιπέδων κατανάλωσης αλκοόλ.
Το συγκεκριμένο τσιπ είναι αρκετά μικρό για να εμφυτευτεί στο σώμα αμέσως κάτω από την επιφάνεια του δέρματος και τροφοδοτείται ασύρματα με ενέργεια από μια φορητή wearable συσκευή, όπως πχ ένα smartwatch.
«Στόχος αυτής της δουλειάς είναι η ανάπτυξη μιας διακριτικής συσκευής παρακολούθησης κατανάλωσης αλκοόλ και φαρμάκων για ασθενείς σε προγράμματα απεξάρτησης από ουσίες» είπε ο Ντριου Χολ, καθηγητής ηλεκτρολογίας-μηχανολογίας στο UC San Diego Jacobs School of Engineering που ηγήθηκε του προγράμματος.
Η ομάδα του Χολ παρουσίασε τη δουλειά της στην 2018 IEEE Custom Integrated Circuits Conference (CICC) στις 10 Απριλίου στο Σαν Ντιέγκο. Όπως σημείωσε ο Χολ, μία από τις προκλήσεις για τους ασθενείς σε αυτά τα προγράμματα είναι η έλλειψη εύχρηστων εργαλείων για τακτική παρακολούθηση. Οι κοινές συσκευές αλκοτέστ είναι δύσχρηστες και όχι πολύ ακριβείς. Η πιο ακριβής μέθοδος είναι οι εξετάσεις αίματος, αλλά χρειάζονται εξειδικευμένο προσωπικό. Αισθητήρες- τατουάζ φαίνονται ως μια πολλά υποσχόμενη επιλογή, αλλά μπορούν να αφαιρεθούν εύκολα και είναι μίας χρήσης.
Ο αισθητήρας αυτός έχει μέγεθος ενός κυβικού χιλιοστού και μπορεί να εισαχθεί κάτω από το δέρμα. Είναι καλυμμένος με αλκοολική οξειδάση, ένα ένζυμο που αντιδρά επιλεκτικά με το αλκοόλ, παράγοντας ένα υποπροϊόν που μπορεί να εντοπιστεί ηλεκτροχημικά. Τα ηλεκτρικά σήματα μεταδίδονται ασύρματα σε μια συσκευή που βρίσκεται κοντά (smartwatch), η οποία επίσης τροφοδοτεί το τσιπ με ενέργεια. Δύο επιπλέον αισθητήρες μετρούν τα σήματα που βρίσκονται στο υπόβαθρο και τα επίπεδα pH. Αυτά ακυρώνονται για να είναι πιο ακριβής η μέτρηση του αλκοόλ.
Οι ερευνητές σχεδίασαν το τσιπ έτσι ώστε να καταναλώνει όσο το δυνατόν λιγότερη ενέργεια είναι δυνατόν (970 nanowatts), καθώς δεν θέλουν να επηρεάζεται η μπαταρία της συσκευής που το τροφοδοτεί, ούτε να παράγεται πολλή θερμότητα εντός του σώματος- καθώς και να αποφευχθεί η χρήση μπαταρίας, που είναι δυνάμει τοξική, όπως τόνσιε ο Χολ.
Οι ερευνητές δοκίμασαν το τσιπ in vitro, εξομοιώνοντας συνθήκες εμφύτευσης, ενώ για μελλοντικές έρευνες προγραμματίζεται δοκιμή του σε ζωντανά ζώα. Παράλληλα, αναπτύσσονται εκδόσεις του που θα είναι σε θέση να παρακολουθούν τα επίπεδα και άλλων φαρμάκων.
Το συγκεκριμένο τσιπ είναι αρκετά μικρό για να εμφυτευτεί στο σώμα αμέσως κάτω από την επιφάνεια του δέρματος και τροφοδοτείται ασύρματα με ενέργεια από μια φορητή wearable συσκευή, όπως πχ ένα smartwatch.
«Στόχος αυτής της δουλειάς είναι η ανάπτυξη μιας διακριτικής συσκευής παρακολούθησης κατανάλωσης αλκοόλ και φαρμάκων για ασθενείς σε προγράμματα απεξάρτησης από ουσίες» είπε ο Ντριου Χολ, καθηγητής ηλεκτρολογίας-μηχανολογίας στο UC San Diego Jacobs School of Engineering που ηγήθηκε του προγράμματος.
Η ομάδα του Χολ παρουσίασε τη δουλειά της στην 2018 IEEE Custom Integrated Circuits Conference (CICC) στις 10 Απριλίου στο Σαν Ντιέγκο. Όπως σημείωσε ο Χολ, μία από τις προκλήσεις για τους ασθενείς σε αυτά τα προγράμματα είναι η έλλειψη εύχρηστων εργαλείων για τακτική παρακολούθηση. Οι κοινές συσκευές αλκοτέστ είναι δύσχρηστες και όχι πολύ ακριβείς. Η πιο ακριβής μέθοδος είναι οι εξετάσεις αίματος, αλλά χρειάζονται εξειδικευμένο προσωπικό. Αισθητήρες- τατουάζ φαίνονται ως μια πολλά υποσχόμενη επιλογή, αλλά μπορούν να αφαιρεθούν εύκολα και είναι μίας χρήσης.
Ο αισθητήρας αυτός έχει μέγεθος ενός κυβικού χιλιοστού και μπορεί να εισαχθεί κάτω από το δέρμα. Είναι καλυμμένος με αλκοολική οξειδάση, ένα ένζυμο που αντιδρά επιλεκτικά με το αλκοόλ, παράγοντας ένα υποπροϊόν που μπορεί να εντοπιστεί ηλεκτροχημικά. Τα ηλεκτρικά σήματα μεταδίδονται ασύρματα σε μια συσκευή που βρίσκεται κοντά (smartwatch), η οποία επίσης τροφοδοτεί το τσιπ με ενέργεια. Δύο επιπλέον αισθητήρες μετρούν τα σήματα που βρίσκονται στο υπόβαθρο και τα επίπεδα pH. Αυτά ακυρώνονται για να είναι πιο ακριβής η μέτρηση του αλκοόλ.
Οι ερευνητές σχεδίασαν το τσιπ έτσι ώστε να καταναλώνει όσο το δυνατόν λιγότερη ενέργεια είναι δυνατόν (970 nanowatts), καθώς δεν θέλουν να επηρεάζεται η μπαταρία της συσκευής που το τροφοδοτεί, ούτε να παράγεται πολλή θερμότητα εντός του σώματος- καθώς και να αποφευχθεί η χρήση μπαταρίας, που είναι δυνάμει τοξική, όπως τόνσιε ο Χολ.
Οι ερευνητές δοκίμασαν το τσιπ in vitro, εξομοιώνοντας συνθήκες εμφύτευσης, ενώ για μελλοντικές έρευνες προγραμματίζεται δοκιμή του σε ζωντανά ζώα. Παράλληλα, αναπτύσσονται εκδόσεις του που θα είναι σε θέση να παρακολουθούν τα επίπεδα και άλλων φαρμάκων.
