新鮮！首個紙質版「即時診斷工具」，小巧、低廉且便捷

一種新型的紙質版醫學診斷設備（圖片來源：普渡大學）

近日，來自於普渡大學的科學家們推出一款新型的醫療檢測設備——完全由紙製成，利用電化學方法分析生物標誌物，通過紙張顏色變化反饋檢測結果，實現疾病診療的目的。

這一自我供電、紙質版診斷裝置（self-powered,paper-based electrochemical devices，SPEDs）可以與攜帶型恆電位儀相連，實現自我供電、自動化檢測過程，便於患者自己操作。它的設計定位是「即時診斷工具」。

普渡大學的工業和生物醫學工程助理教授Ramses V. Martinez將這一設備比喻成一個「攜帶型實驗室」，並不需要水電或者其他的高端設備。他和團隊希望該檢測裝置可以服務於偏遠地區或者軍事基地的人，便於他們自行檢測疾病。相關研究成果於8月22日發表在《Advanced Materials Technologies》期刊。

首個紙質版診斷設備，相當於攜帶型實驗室（視頻來源：普渡大學）

根據視頻展示，SPEDs的表層由未經處理的纖維素紙構建血液樣本的檢測通道，共設置了4個電化學檢測區域和10個比色分析區域。這些「微流控通道」允許精準的檢測，且通過顏色的變化反饋特定的檢測結果。

為了準確讀取顏色信息，研究團隊開發了一個機器視覺演算法，用於自動識別和量化10個比色分析區域的顏色變化。通過手機拍照功能獲取顏色圖像，藉助演算法程序分析顏色變化背後的病理信息，從而為快速提供診斷結果創造了可能，並有望與遠程醫療結合。

SPEDs的底層是一個「摩擦發電機」或者熱電發生器（TEG），通過摩擦或者擠壓產生運行診斷檢測所必須的電流。為了便於使用，研究人員設計一個廉價的手持裝置——恆電位儀，它可以與SPED簡易連接，便於患者自行檢測。

SPEDs有著低成本、輕便、靈活和便於快速使用的特點，其具體的檢測過程：將患者的血液點滴至設備的圓形區域，或者將SPEDs的「自我移液檢測區域」直接浸入樣本中。隨後，SPEDs（血液樣本分析）+攜帶型恆電位儀（供電）+機器視覺演算法（識別顏色編碼的信息）的組合，即可實現診斷過程。

SPEDs可以執行「多路復用」（multiplexed）的分析任務，即檢測多種生物標誌物，例如葡萄糖、尿酸、乳酸、酮、白細胞等等，這些指標與腎臟功能、營養不良和貧血有關。下一步，研究團隊將繼續優化這一設備，用於更複雜的檢測任務，例如登革熱、黃熱病、瘧疾、艾滋病和肝炎等疾病。

參考資料：

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