匹兹堡大学的研究人员开发了一种便携式芯片实验室设备，它利用血液产生电力，实现现场诊断。这项创新技术通过测量血液的电导率，可以评估健康参数，可能通过促进实时、非侵入性测试来改变医疗保健。

全球范围内，糖尿病、骨质疏松症和其他代谢性疾病的激增，凸显了对高效、可访问的诊断工具的需求。传统的血液检测方法往往费力、侵入性且耗时，使得实时监测尤其具有挑战性，尤其是在农村人群。

研究人员提出的新设备利用血液产生电力并测量其电导率，为这些挑战提供了潜在的解决方案。血液电导率是评估各种健康参数和检测医疗状况的宝贵指标。血液中必需电解质（尤其是钠和氯离子）的浓度主要决定了这种电导率，这些电解质对许多生理过程至关重要。

UPMC临床实验室的医疗主任Alan Wells博士解释说，血液基本上是一个水基环境，有各种分子可以传导或阻碍电流。例如，葡萄糖是一种电导体，我们可以通过这些测量看到它对电导率的影响，从而实现现场诊断。

研究人员开发了一种便携式微流体纳米发电机芯片实验室设备，能够以低频率测量血液。该设备在其集成的摩擦电纳米发电机（TENG）中使用血液作为导电物质。提出的基于血液的TENG系统可以通过摩擦电化将机械能转化为电力。

这个过程涉及接触材料之间的电子交换，导致电荷转移。在TENG系统中，当材料经历相对运动如压缩或滑动时，电子转移和电荷分离产生电压差，从而驱动电流。科学家们分析设备在预定义负载条件下产生的电压，以确定血液的电导率。自供电机制使得所提出的基于血液的纳米发电机小型化。团队还使用AI模型直接使用设备产生的电压模式估计血液电导率。

为了测试其准确性，研究团队将其结果与传统测试进行了比较，结果证明是成功的。这为在人们生活的地方进行测试打开了大门。此外，基于血液的纳米发电机能够在体内任何有血液的地方工作，实现使用当地血液化学的自我供电诊断。

参考资料：DOI： 10.1002/adma.202403568