Alcohol Level Meter Breathalyzer using Arduino & MQ-2/MQ-5/MQ-135 Sensor
使用 Arduino 和 MQ2 / MQ5 / MQ-135 感測器的酒精液位計呼吸測定儀
來源： 微迷網
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| 可以植入皮膚表面的微型酒精監測晶片（與25美分硬幣的大小對比圖） |
據麥姆斯咨詢報導，加州大學聖地亞哥分校的工程師們開發出一種微型、功耗超低、可植入皮膚表面的生物感測器，能長期連續地對體內酒精含量進行監測。
晶片的尺寸非常小，因此可以植入人體皮膚的表皮之下，並採用如智慧手錶或智慧貼片（patch）等無線可穿戴設備供電。
「這項工作的最終目標，是為濫用藥物治療項目的病人，開發一種常規，且容易被接受的酒精和藥物監測設備。」加州大學聖地亞哥分校雅可布工程學院的電氣工程教授 Drew Hall 談到。
Hall 也供職於加州大學聖地亞哥分校的無線通信中心，和可穿戴式感測器中心。他的團隊在聖地亞哥召開的 IEEE 客製化整電路會議上（CICC）提出了這項工作。
病人的治療方案面臨的挑戰之一，是缺乏方便的常規監測工具。Hall 認為，呼吸分析儀是目前估測血液中，酒精濃度的最常見方式，缺點是笨拙、初始化時間長且不夠準確。
驗血是最精確的方法，但需要訓練有素的技術人員才能完成。形似「紋身」的酒精監測感測器是可以「穿」在皮膚上的新選擇，也方便在一次性使用後「脫下」，是一種前景光明的感測器。
Hall說：「微小植入型感測器，可以在沒有手術室的診所內使用，使病人更容易按照規定的療程，進行長時間的監控。」
這款生物感測器晶片體積大約為一立方毫米，可以植入在皮膚下的細胞間液（細胞間液是一種存在於身體細胞間質中的組織液）。這款生物感測器內有一個被酒精氧化酶覆蓋的感測器，酒精氧化酶可以選擇性地，與酒精相互作用產生副產品，從而透過電化學的方式被檢測到。
電信號被無線傳輸到附近的可穿戴設（如智慧手錶），可穿戴設備同時也是給感測器無線充電的裝置。晶片上的另外兩個感測器則負責測量背景信號和 pH 值。為了保證酒精讀數更準確，這兩個感測器已被取消。
研究人員在設計時，盡量將功耗降至最低，共 970 納瓦，大約是智慧手機通話時功耗的百萬分之一。「我們不想看到晶片對可穿戴設備的電池壽命，產生明顯的影響，」霍爾說：「我們不希望在植入了感測器的皮膚部位，出現大量發熱，也不希望有潛在毒性的電池。」
這種超低功耗晶片的工作方式之一，是透過一種稱為反向散射的技術傳輸數據。當附近有智慧手錶這類設備，向晶片發送射頻信號，晶片則將數據修改，並返回反射信號給智慧手錶。
研究人員還為晶片設計了超低功耗感測器讀出電路，將測量時間減少至三秒，從而降低了功耗。
研究人員已完成體外環境對植入人體的模擬測試，主要通過將乙醇混合在稀釋的人體血清再植入豬的皮膚下。
為了將來的研究，研究人員計劃在動物活體上進行晶片的測試。Hall 的團隊與在加州聖地亞哥 Qualcomm Institute Innovation Space 成立的新創公司 CARI Therapeutics，在加州聖地亞哥專攻物質濫用障礙個體治療的成癮精神病學家 Carla Marienfeld 博士開展合作，優化下一代康復監測晶片。Hall 的團隊正在研發這種可以監測體內其他分子和藥物的生物晶片。
「這是一項概念平台已被證明的技術。我們已經證明這種芯片可以用於酒精監測，但我們將研發出可以監測不同濫用物質的晶片。並且可以根據病人需求，定制監測所需物質的晶片，以提供長期的個性化醫療監測。」霍爾說。
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