效仿芯片制造的血糖监测仪

学术   2024-11-15 15:30   北京  

Biolinq的传感器使用硅微针来保持停留在皮肤的深度。

血糖监测仪是糖尿病患者监测血糖的重要工具。如今,这些生物传感器将细金属丝插入皮下组织来检测血糖。皮下组织是皮肤的最深处,也是储存许多身体脂肪的地方。不过,要达到皮肤这一层,需要很长的导针,这可能会导致皮肤出血,偶尔还会伤到神经。

现在,医疗技术公司Biolinq(总部位于圣地亚哥)正在开发一种血糖传感器,它不会深入到真皮层(即位于皮下组织之上的中间层)以下的区域。该公司的“皮内”生物传感器利用浅层皮肤中较高水平的代谢活动,使用了一系列电化学微传感器来测量人体内的葡萄糖和其他化学物质。此外,这种传感器不需要外部读取器或智能手机来提供反馈。

Biolinq公司首席执行官瑞奇•杨(Rich Yang)表示,该公司已于2024年6月初完成了一项关键临床试验,并计划在今年年底将该设备提交给美国食品药品监督管理局审批。今年4月,Biolinq公司获得了5800万美元资助,用于完成其临床试验并向美国食品药品监督管理局提交审批申请。

杨说,Biolinq的血糖传感器是全球首款自主皮内传感器。其他血糖监测仪需要智能手机或其他读取器来收集和显示数据,而Biolinq的传感器则含有一个LED,用于显示用户的血糖是处于健康范围(蓝灯指示)还是高于该范围(黄灯指示)。“我们可以为那些看不到或感觉不到自己症状的人提供实时反馈。”杨说。(与其他血糖监测仪一样,用户也可以将长期数据下载到智能手机上。)

Biolinq希望这个方法可以带来行为上的可持续性变化。该设备被设计为放置在前臂上方,完全位于视线范围内。“如果你喝了一杯橙汁或苏打水,你就会看到它从蓝色变成了黄色。”杨解释说。

该行业面临的一个挑战是要确保微传感器不会损坏。杨说,Biolinq引入的关键工程创新是使用半导体制造技术来制作生物传感器。他说,重要的是,硅“在这个尺度上比钛和钢的硬度更强”。Biolinq的设备由一组蚀刻在硅片上的微针组成。每个芯片的面积很小,为2毫米×2毫米,包含7个独立的微针,并通过类似电镀工艺的技术在微针上涂有薄膜。

小型化使得传感更接近皮肤表面,而皮肤表面的代谢活动较为活跃。杨说,这使得浅深层成为了监测血糖和其他重要生物指标的理想选择。Biolinq公司正在开发一款设备,可以监测乳酸这一标志着肌肉疲劳的重要指标。Biolinq公司还将加入第三个数据点——酮(身体燃烧脂肪时产生的物质),目标是“在一个芯片上获取一组基本的代谢数据”,杨说。

使用一系列传感器也会产生冗余。血糖监测仪通常会随着时间的推移而出现偏差,但有了多个传感器,就可以更好地控制这种偏差。

杨说,显示屏有一个缺点,那就是会降低电池寿命。受电池寿命的限制,第一代生物传感器的佩戴时间为5天。Biolinq目前正在开发的第二代产品,通过定制芯片降低了功耗,可实现连续穿戴10天的目标。

杨说,该公司已经收集了近100万小时实际佩戴所产生的性能数据,以及来自商业血糖监测仪和静脉血样本的比较数据。Biolinq公司的目标是首先获得美国食品药品监督管理局的批准,使其可用于不使用胰岛素的2型糖尿病患者,然后再扩展到其他医疗场景。

作者:Gwendolyn Rak

IEEE Spectrum

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