《深圳先进院在基于人体介电谱的射频无创血糖传感器研究中获得进展》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: 冯瑞华
  • 发布时间:2020-11-26
  • 中国科学院深圳先进技术研究院医工所微创中心聂泽东副研究员团队设计了基于高场约束的表面等离子体传感器用于实现无创血糖的监测,相关研究成果以 Surface Plasmonic Feature Microwave Sensor with Highly Confined fields for Aqueous-Glucose and Blood-Glucose Measurements 为题发表在 IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement ( JCR 一区,中国科学院一区)上,聂泽东为上述论文的通讯作者, Abhishek Kandwal 助理研究员为第一作者,深圳先进院为第一作者单位和唯一通讯单位。 基于人体介电谱特性的射频无创血糖传感器具有体积小、成本低和抗干扰等优点,可方便集成在穿戴式设备上,实现连续的无创血糖监测。传统的射频血糖的测量方法主要是基于简单的贴片天线或采用有泄露波辐射的传感器,这种测量方法不仅会导致大量的辐射损耗,同时,传感器传播的能量场没有受到足够的限制,无法产生一个不受周围电磁干扰的高能束流,导致测量结果容易受到环境电磁干扰而产生不确定性。针对上述的缺陷,研究团队提出了一种基于表面等离子体激元端射传感器设计方法(图 1 ),该传感器面积约为 52mm×24mm ,在传感器 CPW 端口处,添加了一对三角形接地层来抑制旁瓣,这些旁瓣已被证明对血糖的传感中起反作用。在体实验测量结果显示,该血糖传感器可以实现 150 MHz/mgmL -1 的高灵敏度。 在科技部重点研发计划、国家自然科学基金、深圳市基础研究学科布局等项目的支持下,聂泽东研究团队开展了多模态无创血糖监测与管理的课题研究,采用可穿戴人工智能研究方法,通过设计新型的无创血糖传感器和采集人体生理信号,借助于深度学习和智能算法,在糖尿病水平波动监测、高低血糖预警、糖尿病筛查和并发症评估等临床应用展开研究。

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    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2019-04-09
    • 中国科学院深圳先进技术研究院生物医学与健康工程研究所微创中心在超高可拉伸柔性传感器的研究领域取得新进展,相关论文 Microchannel Structural Design For a Room-Temperature Liquid Metal Based Super-stretchable Sensor (基于微通道结构设计的室温液态金属超高可拉伸传感器研究)在 Scientific Reports 期刊在线发表( DOI: 10.1038/s41598-019-42457-7 )。该论文提出了一种微通道的优化设计,提高基于液态金属柔性可拉伸传感器的灵敏度。论文第一作者是深圳先进院客座硕士研究生高钦武,通信作者是王磊研究员和李晖副研究员。   柔性传感器是可穿戴医疗、机器人等领域的研究热点。柔性应变传感器已经成为未来发展智能器件的重点研究方向,其在人机交互系统、电子皮肤、人体运动行为监测系统等领域具有广阔的应用前景。其中,可拉伸性、灵敏度、稳定性、可靠性和舒适性是应变传感器的重要性能指标,如何在实现高可拉伸性的同时大幅度提高灵敏度和可重复性仍然是目前面临的一个挑战。   为此,该课题组成员提出了一种基于微通道的优化设计、利用液态金属制备的柔性可拉伸传感器的方法。研究团队利用有限元仿真优化结果,设计制备柔性可拉伸传感器,实验结果表明该柔性传感器可在 590% 的拉伸, 270 o 扭转和 180 o 弯曲的情况正常工作。当拉伸 550%, 灵敏度 GF 可达 4.95, 拉伸重复率误差 <0.1%, 为实现人体手指、手腕等关节等运动精准测量提供了可行性方法,充分展示了其在柔性可穿戴电子设备领域的良好应用价值。   该研究得到了国家自然科学基金 - 深圳机器人联合基金重点支持“穿戴式精确定位介入手术机器人的力觉感知与导丝操控机理( U1713219 )”等项目的资助。 柔性传感器的拉伸、扭转和弯曲 超高可拉伸传感器的拉伸实验 可拉伸传感器的特性分析和应用示范
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    • 编译者:husisi
    • 发布时间:2022-07-15
    • 近日,中国科学院深圳先进技术研究院生物医学光学与分子影像中心刘成波、郑炜团队合作,在生物医学光学领域旗舰期刊Biomedical Optics Express发表了题为“Video-rate high-resolution single-pixel nonscanning photoacoustic microscopy”的研究论文,报道了一种基于单像素非扫描方式的高速光声显微成像技术,在国际上率先实现了30帧/秒的三维动态光声显微成像,达到同类技术最快的成像速度。该论文被期刊遴选为编辑推荐(Editor's Pick)亮点文章。助理研究员陈宁波、余佳、刘良检为论文共同第一作者,刘成波研究员、郑炜研究员为论文共同通讯作者。 光声显微成像具备高分辨、三维无标记成像等优势,被广泛用于活体生物组织结构和功能成像。传统光声显微成像技术主要依靠逐点扫描进行三维图像采集,受限于步进电机、光学振镜等扫描器件的扫描速度局限,传统光声显微技术的成像速度远低于视频帧率(30 Hz),难以满足生物体快速生理活动监测的需求。 针对该问题,研究团队提出了一种基于单像素成像技术的高速非扫描光声显微成像(SPN-PAM)。该技术利用高速数字微镜(DMD)实现成像区域的结构光场照明,通过快速调制结构光场的傅里叶照明条纹,获取图像的变换域频谱信息,采用傅里叶频谱逆变换即可完成图像快速重建。 图1 (a)SPN-PAM成像系统图;(b)SPN-PAM图像重建原理。 SPN-PAM技术无需逐点扫描成像,克服了扫描器件对成像速度的限制,此外,该技术能够充分利用图像在变换域独特的频谱稀疏特征,对频谱信息进行大幅压缩采样。活体成像结果表明,在4.86%的超低采样率下,该方法仍能够保持良好的图像分辨率和信噪比,同时成像速度得到大幅提升。基于此,研究团队首次实现了视频帧率(≥30 Hz)的高分辨光声显微成像。 图2 管网络SPN-PAM压缩成像结果 凭借高时间和空间分辨率优势,SPN-PAM实现了小动物活体水平,对微血管尺度血流再灌注过程的动态监测,观察到了血流量和流速的瞬时变化,为血流动力学和组织代谢研究提供了一种潜在的有效手段。与此同时,SPN-PAM压缩成像还能够有效降低高速光声显微成像需要的激光剂量,提升成像安全性,为该技术进一步临床转化提供了可能。