रक्त शराब की लंबी अवधि की निगरानी के लिए चमड़े के नीचे का बायोसेंसर

19 मिमी के व्यास के साथ एक एकल सिक्के के खिलाफ रक्त में शराब की एकाग्रता की निगरानी के लिए 0.85 × 1.5 मिमी के आकार के साथ एक चमड़े के नीचे सेंसर। फोटो: डेविड बालोट / यूसी सैन डिएगो जैकब्स स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग

रक्त अल्कोहल एकाग्रता की निरंतर निगरानी एक महत्वपूर्ण कार्य है, जिसके समाधान से लाखों लोगों की जान बचाई जा सकती है। यदि वायरलेस डेटा ट्रांसमिशन के साथ निगरानी स्वचालित रूप से की जाती है, तो इस तरह के सेंसर को कार नियंत्रण प्रणाली से आसानी से जोड़ा जा सकता है - और अनुमेय स्तर से अधिक रक्त अल्कोहल एकाग्रता वाला व्यक्ति कभी भी कार के पहिया के पीछे नहीं बैठेगा। इंजन अभी शुरू नहीं होगा।

इसके अलावा, वाहक के अनुरोध पर, ऐसे सेंसर स्वचालित रूप से चरम अल्कोहल सांद्रता पर प्रतिक्रिया देने के लिए कानून प्रवर्तन एजेंसियों और एम्बुलेंस को स्वचालित रूप से जानकारी भेज सकते हैं। यह कोई रहस्य नहीं है कि गंभीर अपराधों और आत्महत्याओं का एक महत्वपूर्ण अनुपात नशे में है। इस तरह की निगरानी से कई लोगों की जान भी बच जाएगी।

कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय सैन डिएगो के इंजीनियरों ने एक लघु इम्प्लांटेबल अल्ट्रा-लो पावर बायोसेंसर विकसित किया है जिसका उपयोग शराब की निरंतर दीर्घकालिक निगरानी के लिए किया जा सकता है। चिप शरीर की सतह के नीचे सीधे शरीर में प्रत्यारोपित करने के लिए पर्याप्त छोटी है और एक वायरलेस पहनने योग्य डिवाइस द्वारा संचालित है - उदाहरण के लिए, एक स्मार्टफोन, स्मार्टवॉच या अन्य पहनने योग्य डिवाइस।

0.85 × 1.5 मिमी मापने वाले एक लघु माइक्रोकिरिट को संचालित करने के लिए केवल 970 नैनोवाट की आवश्यकता होती है। डेटा संचरण backscatter विधि (माप समय - तीन सेकंड से अधिक नहीं) द्वारा किया जाता है। सिद्धांत रूप में, ऊर्जा की इतनी कम मात्रा सीधे मानव शरीर से उत्पन्न हो सकती है: उदाहरण के लिए, रक्त में शर्करा को डीकोम्पोज़ करके या माइक्रोकिरिट के आंतरिक और बाहरी सर्किट के बीच तापमान अंतर से। या विभिन्न पृष्ठभूमि स्रोतों से: कंपन, रेडियो तरंगें, आदि। लेकिन इस मामले में, डेवलपर्स ने स्थायी बाहरी ट्रांसमीटर से ऊर्जा प्राप्त करने का सबसे आसान तरीका लागू किया है, जो किसी भी इलेक्ट्रॉनिक गैजेट या पहनने योग्य इलेक्ट्रॉनिक्स हो सकता है।


1.55 मिमी की मोटाई के साथ एक-सेंट के सिक्के के किनारे की तुलना में सेंसर। फोटो: डेविड बालोट / यूसी सैन डिएगो जैकब्स स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग

"इस काम का अंतिम लक्ष्य दवा उपचार कार्यक्रमों में रोगियों के लिए एक स्थायी, विनीत शराब और ड्रग मॉनिटरिंग डिवाइस विकसित करना है," प्रोजेक्ट मैनेजर ड्रयू हॉल, यूसी सैन डिएगो जैकब्स स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग में इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग के प्रोफेसर कहते हैं । ड्रयू हॉल वायरलेस सेंटर और वेयरेबल सेंसर सेंटर के साथ भी काम करता है, ये सभी कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, सैन डिएगो में काम करते हैं।

लत उपचार कार्यक्रमों में रोगियों के लिए समस्याओं में से एक निरंतर निगरानी के लिए सुविधाजनक उपकरणों की कमी है। अब रक्त में अल्कोहल के स्तर को मापने का सबसे आम तरीका सांस लेने वाले उपकरण हैं, बल्कि अनाड़ी उपकरण। उनका उपयोग करने के लिए, आपको रोगी के साथ संपर्क बनाने और उससे सहायता मांगने की ज़रूरत है, जो हमेशा संभव नहीं है और ऐसा करना सुविधाजनक है। इसके अलावा, साँस लेने वाले बहुत सटीक परिणाम नहीं देते हैं, और उन्हें बेवकूफ बनाया जा सकता है। एक रक्त परीक्षण सबसे सटीक तरीका है, लेकिन इसे एक योग्य विशेषज्ञ द्वारा किया जाना चाहिए।

रक्त में अल्कोहल के स्तर को मापने के एक वैकल्पिक तरीके के रूप में, निर्मित शराब सेंसर के साथ शरीर पर विशेष टैटू का उपयोग करने का प्रस्ताव था, लेकिन वे कमियों के बिना नहीं हैं। इस तरह के टैटू को हटाना आसान है - और वे एक बार उपयोग के लिए अभिप्रेत हैं (अर्थात, टैटू स्वयं अस्थायी हैं)। नए सेंसर के डेवलपर्स के अनुसार, चमड़े के नीचे इंजेक्शन कई महीनों और वर्षों के लिए रक्त शराब के स्तर की दीर्घकालिक और सटीक निगरानी के लिए सबसे विश्वसनीय विकल्प है।


16G (1.65 मिमी) मापने वाली एक बायोप्सी सुई की नोक की तुलना में एक हाइपोडर्मिक सेंसर। फोटो: डेविड बालोट / यूसी सैन डिएगो जैकब्स स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग

लगभग एक घन मिलीमीटर की मात्रा के साथ एक बायोसेंसर चिप को शरीर के कोशिकाओं को घेरने वाले अंतरालीय द्रव में त्वचा के नीचे डाला जाता है। सेंसर शराब ऑक्सीडेज (ईसी 1.1.3.13) के साथ लेपित है। यह एंजाइम शराब के साथ चुनिंदा रूप से बातचीत करता है और एक ऐसा उत्पादन करता है जिसे इलेक्ट्रोकेमिकली पता लगाया जा सकता है। विद्युत संकेतों को वायरलेस तरीके से आसन्न पहनने योग्य डिवाइस में प्रसारित किया जाता है, जैसे कि स्मार्ट वॉच, जो चिप के लिए वायरलेस पावर स्रोत के रूप में भी कार्य करता है। चिप पर दो अतिरिक्त सेंसर पृष्ठभूमि एकाग्रता और पीएच स्तर को मापते हैं ताकि शराब एकाग्रता रीडिंग को परिष्कृत किया जा सके। एक निम्न-वोल्टेज वोल्टेज स्टेबलाइज़र क्रमशः 2.5 नैनोमीटर और 0.5 मिलीवोल्ट की संवेदनशीलता के साथ एम्पेरोमेट्रिक और पोटेंशियोमेट्रिक विधियों का उपयोग करता है।

सुअर त्वचा की परतों के नीचे पतला मानव सीरम में इथेनॉल के मिश्रण पर प्रयोगशाला में चिप का परीक्षण पहले ही किया जा चुका है। अब वैज्ञानिकों ने जीवित सूअरों पर प्रयोग करने की योजना बनाई है। आविष्कारकों ने इस तकनीक के लिए एक पेटेंट आवेदन दायर किया।

10 अप्रैल, 2018 को सैन डिएगो में आईईईई कस्टम इंटीग्रेटेड सर्किट सम्मेलन में "ए -1 सब डब्ल्यूडब्ल्यूडब्ल्यू मल्टीपैरेट इंजेक्टेबल बायोमोट फॉर कंटिन्यूअस अल्कोहल मॉनिटरिंग" वैज्ञानिक लेख प्रस्तुत किया गया था ।