化学武器的传感器;蚯蚓芯片;药物输送设备。
化学武器的传感器
使用nanoelectromechanical系统(NEMS)技术和其他地区,桑迪亚国家实验室开发了一种微型气相色谱仪传感器用于检测有毒气体和化学武器。
化学识别涉及到各种仪器和系统的使用。更大的系统中使用的实验室。便携式版本,称为质谱仪,在市场上是可用的。但他们更敏感更大的实验室仪器,根据桑迪亚。
桑迪亚一直致力于小型便携式气体检测技术使用气相色谱法。气相色谱技术用于分离和分析化合物。
现在,该机构已经开发了一个小而快的气相色谱传感器使用NEMS悬臂梁谐振器进行检测。一个valve-based截流调制器系统中也使用。
NEMS就像MEMS或微机电系统。MEMS是小型设备和移动部件。喷墨打印头和压力传感器是MEMS装置的例子。相比之下,NEMS集成transistor-like纳电子学与移动部件。
与桑迪亚的设备,与此同时,单位证明的能力分离和分析29-component混合物在不到7秒,根据桑迪亚。该系统还发现化合物模拟芥子气和phosphonate-based神经毒剂。
“快速分析,运营商可以了解一个接触有毒气体在人们采取个人预防措施,疏散面积和减轻潜在的损害,”约书亚怀廷说,桑迪亚分析化学。
桑迪亚研究员调查了一个气体传感器,可用于便携式系统检测化学武器或空气中的毒素。(由兰迪·蒙托亚照片)
蚯蚓芯片
的日本生物系统动力学研究中心(BDR)开发了一个小MEMS-based阀装置,是由蚯蚓肌肉组织。
片上muscle-driven阀门打开和关闭力高、不需要电池。设备一天可以用于外科植入物和其他应用程序。
设备结合MEMS技术与生活材料,属于bio-MEMS的范畴。Bio-MEMS可以成为MEMS装置,用于生物应用。bio-MEMS设备的一个例子是一个传感器,植入一个活生生的身体。传感器监测生物过程。
另一个应用程序是一个执行机构。一台机器的一部分,一个执行机构控制系统的一种机制。例如,它打开和关闭阀门。通常,执行机构MEMS-based设备。相比之下,bio-MEMS致动器是由化学手段。
这里是bio-actuator涉及2 - x 2厘米的芯片。有一个阀和微观流体通道的筹码。阀门是由蚯蚓肌肉的收缩和放松通过化学反应。
组织提供高力,这可能会持续几分钟。一张1厘米×3厘米的蚯蚓肌肉产生的力约1.5 milli-newtons两分钟时间。少量的乙酰胆碱的组织反应。“肌肉,收缩的信号分子acetylcholine-which是由上面覆盖的能量来源是三磷酸腺苷(ATP)——肌肉细胞内存在,”根据日本。
阀门2×2厘米的芯片由蚯蚓肌肉。(上)阀的设计从上面看到。一张蚯蚓肌肉覆盖pushbar上面写着微通道。(底部)通过微通道横截面视图当阀门(左)和开放封闭的(右)。静态图像的荧光标记微粒子被视频顶部的文章。(来源:日本)
“不仅我们bio-MEMS工作没有外部电源,但与其他化学驱动阀门控制的酸,我们muscle-driven阀运行在生物分子自然丰富,“说你从日本田中。”这使它再利用,尤其是适合于医疗应用的使用电力是困难的建议。
“既然我们已经表明,芯片上muscle-driven阀门是可能的,我们可以改进,这将使它实用,“田中说。”一个选择是使用人工肌肉细胞。这可能使大规模生产,更好的控制和灵活性的形状。然而,我们将不得不考虑力的大小,可以减少这种方式生产的与真正的肌肉状况。”
药物输送设备
的休斯顿卫理公会研究所开发了另一种形式的生物芯片-一种植入式药物输送装置人类在太空将受到考验。
设备,称为纳米通道交付系统(nDS),由一个葡萄大小的微芯片。使用蓝牙无线通信功能,nDS设备提供了一个通过远程控制处方药物的控制释放。设备提供药物好几个月,甚至一年,之前需要续杯。
设备将被测试在2020年在国际空间站。技术已被证明使用卡托普利和甲氨蝶呤,用于治疗高血压和风湿性关节炎,分别根据研究人员在最近的一篇论文发表在“芯片上的实验室”技术杂志》上。
市场上有几种药物输送设备。疼痛或植入胰岛素依赖注入机制或外部端口,据休斯敦卫理公会。这些设备需要每两个月续杯。
相比之下,休斯顿卫理公会的nDS设备不需要泵、阀门或电源。休斯顿卫理公会的装置植入皮肤下。它使用一个基于硅微流体膜技术。
使用无线技术,该设备可以被编程和控制三种不同药物释放settings-standard,减少和增加。
“我们认为这通用药物植入医疗创新的未来的一部分。一些慢性疾病的药物最大的利益在一夜时间交货的时候不方便对病人采取口服药物治疗。这个设备可以大大提高他们的疾病管理和防止丢失的剂量,简单的远程医疗专业监督他们的治疗,”亚历桑德罗·Grattoni说,休斯顿的纳米医学系主任卫理公会研究所。
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