據(jù)悉，普渡大學(xué)的Ramses V. Martinez教授課題組推出一款新型的醫(yī)療檢測(cè)設(shè)備，其完全由紙制成，利用電化學(xué)方法分析生物標(biāo)志物，通過(guò)紙張顏色變化反饋檢測(cè)結(jié)果，實(shí)現(xiàn)疾病診療的目的。

這是一款自我供電、紙質(zhì)版診斷裝置（self-powered,paper-based electrochemical devices，SPEDs）可以與便攜式恒電位儀相連，實(shí)現(xiàn)自我供電、自動(dòng)化檢測(cè)過(guò)程，便于患者自己操作。

Ramses V. Martinez教授定義其為“便攜式即時(shí)診斷工具”，是自我供電的高端設(shè)備，不依靠其他能源和設(shè)備。相關(guān)研究成果發(fā)表在《Advanced Materials Technologies》期刊。

SPEDs的表層由未經(jīng)處理的纖維素紙構(gòu)建血液樣本的檢測(cè)通道，共設(shè)置了4個(gè)電化學(xué)檢測(cè)區(qū)域和10個(gè)比色分析區(qū)域。芯片上的“微流控通道”可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)檢測(cè)，并且可以通過(guò)芯片上顏色的變化來(lái)反饋特定的檢測(cè)結(jié)果。

Martinez教授團(tuán)隊(duì)通過(guò)自己開(kāi)發(fā)的機(jī)器視覺(jué)算法可以準(zhǔn)確讀取顏色信息，用于自動(dòng)識(shí)別和量化10個(gè)比色分析區(qū)域的顏色變化。只需要使用手機(jī)拍照，獲取顏色圖像，便可以借助算法程序分析顏色變化背后的病理信息，從而為快速提供診斷結(jié)果創(chuàng)造了可能，并有望與遠(yuǎn)程醫(yī)療結(jié)合。

這款設(shè)備的底層有一個(gè)“摩擦發(fā)電機(jī)”或者熱電發(fā)生器（TEG），通過(guò)摩擦或者擠壓便可以產(chǎn)生電流，該電流便可以支持運(yùn)行診斷檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了自我供電功能。為了便于使用，研究人員設(shè)計(jì)一個(gè)廉價(jià)的手持裝置——恒電位儀，它可以與SPED簡(jiǎn)易連接，便于患者自行檢測(cè)。

SPEDs有著低成本、輕便、靈活和便于快速使用的特點(diǎn)，其具體的檢測(cè)過(guò)程：將患者的血液點(diǎn)滴至設(shè)備的圓形區(qū)域，或者將SPEDs的“自我移液檢測(cè)區(qū)域”直接浸入樣本中。隨后，SPEDs（血液樣本分析）+便攜式恒電位儀（供電）+機(jī)器視覺(jué)算法（識(shí)別顏色編碼的信息）的組合，即可實(shí)現(xiàn)診斷過(guò)程。

SPEDs可以執(zhí)行“多路復(fù)用”（multiplexed）的分析任務(wù)，即檢測(cè)多種生物標(biāo)志物，例如葡萄糖、尿酸、乳酸、酮、白細(xì)胞等等，這些指標(biāo)與腎臟功能、營(yíng)養(yǎng)不良和貧血有關(guān)。Martinez教授希望該檢測(cè)裝置可以服務(wù)于偏遠(yuǎn)地區(qū)或者軍事基地的人，便于他們自行檢測(cè)疾病。下一步，研究團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)優(yōu)化這一設(shè)備，用于更復(fù)雜的檢測(cè)任務(wù)，例如登革熱、黃熱病、瘧疾、艾滋病和肝炎等疾病。

文章信息：Aniket Pal,Hugo E. Cuellar,Randy Kuang,et al. Self-Powered, Paper-Based Electrochemical Devices for Sensitive Point-of-Care Testing. DOI: 10.1002/admt.201700130

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