Bærbar biosensingplatform i møntstørrelse til digital sundhed

Et team af forskere ved Det Tekniske Fakultet ved University of Hong Kong (HKU) har udviklet et møntsystem, der kan læse svage elektrokemiske signaler og kan bruges til personlig sundhedsovervågning og måling af tilstande som diabetes, hjerte-kar-sygdomme og mental sundhed. Opdagelsen blev vist på forsiden af ​​Analytical Chemistry .

PERFECT System – et akronym for Personalized Electronic Reader for Electrochemical Transistors – er verdens mindste system af sin art, der måler 1,5 cm x 1,5 cm x 0,2 cm og vejer kun 0,4 gram. Det er let at bære, for eksempel integreret med et smartwatch eller som et plaster, for at tillade kontinuerlig overvågning af biosignaler såsom glukoseniveauer og antistofkoncentrationer i blod og endda sved.

"Vores bærbare system er lille, blødt og umærkeligt for bærere, og det kan udføre kontinuerlig overvågning af vores kropstilstand. Disse funktioner betyder, at det har potentialet til at revolutionere sundhedsteknologi," siger Dr. Shiming Zhang fra Department of Electrical and Electronic. Engineering, der leder HKU WISE (wearable, intelligent and soft electronics) Research Group for at udvikle systemet.

Teknologien markerer et stort skridt fremad for organiske elektrokemiske transistorer, som i vid udstrækning anses for at være næste generations sensorteknologi på grund af deres vandstabilitet og høje følsomhed ved lav driftsspænding (milli-volt), men som indtil nu manglede en miniaturiseret trådløst system til at fungere inden for.

Det PERFEKT bærbare system fylder denne niche. Det kan præcist karakterisere den overordnede ydeevne af den elektrokemiske transistor, med en datasamplinghastighed så høj som 200 kilosamples i sekundet - en ydeevne på niveau med omfangsrigt kommercielt udstyr. Men prisen er kun en tiendedel af den kommercielle. Den kan også tjene som en miniaturiseret elektrokemisk station for bærbare enheder og måle output fra andre slags lavspændingstransistorer, såsom elektrolyt-gatede felteffekttransistorer og høj-k dielektrisk-gatede tyndfilmstransistorer.

Systemet kunne anvendes med det samme i flere bærbare systemer, der er baseret på lavspændingstransistorer. Dr. Zhangs gruppe har dannet en nystartet virksomhed, SESIC, for at gøre teknologien tilgængelig.

"Vi har været i stand til at udvikle PERFECT systemet på grund af den unikke, tværfaglige kultur i HKU WISE Research Group, som omfatter forskere fra elektroteknik, anvendt kemi, biomedicinsk teknik, mikroelektronik og software engineering. Jeg har også gjort det til et punkt at rekruttere unge, lovende bachelor- og postgraduate-studerende til vores team," sagde Dr. Zhang, der har arbejdet på bærbare teknologier til digital sundhedspleje siden 2013, hvor han var ph.d. studerende.

WISE-studerende har vundet flere priser for deres kreative innovationer inden for bærbar sundhedsteknologi, herunder Hong Kong Academy of Engineering Sciences (HKAES) 2021-22 University Pitch Competition on Global Grand Challenges, som kvalificerede dem som et af kun fem hold fra Kina for International Student Competition af det 5. Global Grand Challenges Summit; Materials Research Society (MRS) bedste præsentationspris (efterår 2021); IEEE Engineering in Medicine and Biology Society Project Competition Award (2021); og The InnoShow Awards (vundet to gange, 2021&2022).

"Visionen for WISE er at fremme overgangen fra 'hospitalcentreret' til 'menneskecentreret' sundhedspleje ved at udvikle næste generations bærbare, intelligente og bløde elektronikteknologier - deraf navnet WISE," sagde professor Zhang. + Udforsk yderligere

Fokus på organiske transistorer til sundhedssensorer i levende organismer