グルコースセンシングにおけるMEMSの紹介

マイクロ電光機械システム(MEMS)は、マイクロメートルスケールで機械工学と電子工学の融合を表しています。過去10年間に、MEMS技術は、特にグルコースレベルの検出において、生体医学的センシングのための変革プラットフォームとして登場しました。 糖尿病は、530万人を超える成人に影響を及ぼし、正確で継続的な、そして最小限に侵略的なグルコースモニタリングを必要とし、急性合併症や長期的検査に耐えうるような、従来のEMSや低体調不良検査を克服することができます。 これらは、MEMSおよび従来の検査装置に適応する、および従来の検査装置を容易にします。

MEMS技術の土台

製造と小型化

MEMS装置は、光線写真、深層反応イオンエッチング、薄膜蒸着などの半導体のようなプロセスを使用して製造されます。これらの技術により、マイクロスケールの機械構造の生成を可能にし、カンチレバー、膜、マイクロ流体チャネル、および容量性プレートのシリコンまたはガラス基板上に。単一のウエハで数千の同一デバイスをバッチ加工し、使い捨てまたは再使用可能なセンサーの量産をサポートしています。gose のアタリテーリングでは、マイクロメートルのマイクロメートルを最小限に抑え、マイクロメートルのマイクロメートルを最小限にすることができます。

センシング機構

MEMSグルコースセンサーは、通常、いくつかのトランスダクション機構の1つを介して動作します。 容量性センサーは、グルコース結合による機能的な表面への変化を検出します。 静電容量の結果として生じるシフトは、グルコース濃度に比例しています。 圧電気MEMSデバイスは、グルコース酸化酵素(GOx)でコーティングされたカンチレバーを使用します。 グルコース酸化は、カンチレバーの共鳴周波数を変更するための機械的ストレスを発生させます。 エレクトロケミカルMEMSセンサーは、マイクロセンサーは、マイクロ波動特性測定器と反応速度を測定し、マイクログラムの反応を変化させます。

キーインサイト:]]] 新規ナノマテリアルを用いたMEMS製造の組み合わせは、ナノモール範囲にグルコースセンサーの検出限界を押し、早期に低糖値現象の診断を有効にしました。

MEMSグルコースセンサーの最近のブレークスルース

ナノ材料強化感度

最近の進歩は、MEMSトランスデューサからの信号を増幅するためにナノマテリアルを統合することに焦点を当てています。 グラフェンとその誘導体(酸化グラフェン、酸化グラフェン)は、優れた電気伝導性と高表面対容積比を提供し、それらが電極の修正に理想的です。 例えば、MEMSの静電容量センサーは、ナノスクロールを特徴とする、体力分析装置を0.5μMグルコース、およびナノフェライト材料をナノフェライトにすることができます。 ナノフェライトは、ナノフェスタと同等の特性を、ナノフェスタ、ナノフェスタ、ナノフェスタ、ナノフェスタ、ナノフェスタ、ナノフェスタ、およびナノフェスタ、ナノフェスタ、ナノフェスタ、ナノフェスタ、ナノフェスタ、ナノフェスタ、ナノフェスタ、ナノフェスタ、ナノフェスタ、ナノフェスタ、ナノフェスタ、ナノフェスタ、ナノフェスタ、およびナノフェスタ、およびナノフェスタ、およびナノフェスタ、ナノフェスタ、ナノフェスタ、ナノフェスタ、ナノフェスタ、ナノフェスタ、ナノフェスタ、ナノフェスタ、ナノフェスタ、ナノフェスタ、およびナノフェスタ、ナノフェスタ、ナノフェスタ、ナノ

選択性のための表面機能化

生物学的流体は、アスコルビン酸、尿酸、およびアセトアミノフェンなどの干渉を含むため、選択的機能化によって、MEMSセンサーがこれを対処します。 1つのアプローチは、グルコースがグルコースを酵素層に拡散させることを可能にする間、負の満たされた干渉を除外する、パーマ選択膜(例えば、ナフィオンまたはポリウレタン)内のGOxを固定することです。 別の方法は、分子量測定値が異なるために、MEMSを抽出し、他の測定値が異なる測定値が異なる場合に発生する、MEMSを観察するなどの分子を除去する必要があり、MEMSは、他の測定値が異なる測定値が検出を低減します。

ワイヤレス・バッテリーフリーシステム

ワイヤード接続は、患者のモビリティを制限し、感染リスクを増加させます。 現代のMEMSグルコースセンサーは、多くの場合、ワイヤレスデータ伝送のための近接フィールド通信(NFC)またはBluetoothローエネルギー(BLE)モジュールを統合します。 注目すべき例は、NFCを介して通信するサブミリミリメータMEMSグルコースセンサーであり、薄膜リチウムイオンマイクロバッテリーまたはスマートフォンからエネルギー収穫によって供給されます。 この設計は、再充電なしで最大2週間連続監視を可能にします。 代替、逆流センサーまたはマイクロ波止符の圧縮システムを使用して、または、そのようなデータを圧縮する場合には、MEMSを組み合わせて、必要なデータを圧縮することができます。

ウェアラブルでインプラント対応のデバイスとの統合

連続グルコースモニター

グルコースセンシングにおけるMEMSの最も商業的に成功したアプリケーションは、連続グルコースモニター(CGM)です。 Abbott FreeStyle LibreやDexcom G7などのデバイスは、間接流体にインサートされた薄くて柔軟なフィラメントを使用します。 これらのフィラメントの中、MEMSベースのマイクロ電極とマイクロ流体チャネルは、リアルタイムのグルコース測定を1〜5分間有効にします。 最近のバージョンでは、MEMS の加速器を組み込んでおり、最新のセンサーとMEMS を分析し、MEMS の反応を分析し、MEMS GM を分析し、あらゆる角度を分析することができます。

最小侵襲的対非侵襲的アプローチ

ほとんどのMEMSグルコースセンサーは配置のための小さい皮のパンクを必要としますが、非侵襲的な技術は活動的な開発の下にあります。光学MEMSセンサーは近赤外線(NIR)の分光法、ラマンの散乱、または光線の音響信号を使用して皮を通してグルコースを測定できます。これらの方法は皮を壊すことを避けますが、他の組織コンポーネントによって散布し、吸収する原因で低信号からノワーズの比率に苦しむことができます。これを克服するために、研究者は、MEMSの微小胞性硬化性を照射するマイクロメートルの欠陥およびマイクロメートルの検出の欠陥を、マイクロメートルの検出する。

糖尿病管理への影響

非常に敏感なMEMSグルコースセンサーの可用性は、反応から予防に糖尿病管理を変化させました。 連続したモニタリングは、指の棒測定が見逃すグルコース傾向を明らかにします。 ポストプランドアルのスパイクや鼻の低血症などの。 患者は、インシュリンの投与、栄養選択、および物理的な活動をリアルタイムで調整し、危険な排泄の頻度を削減することができます。 危険な疾患の頻度を減らすために、 イングランドの衝撃を増加させる。 糖尿病患者は、血液検査の長期間の低下が、そのような疾患を予防します。

課題と限界

安定性とドリフト

MEMSグルコースセンサー、特に酵素を使用して、時間をかけて活動の段階的な損失に苦しむ。体温でのGOxの密度、約2〜4週間の半減期のVEVO。この漂流は、指紋測定と頻繁に較正を必要としており、これはいくつかの利便性の利点を打ち破ります。研究者は、ESL-G-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-

生体適合性

乳酸菌の発生を抑え、免疫を吸収する効果を発揮する効果は、体内の反応を抑制し、体内に反応する効果を発揮します。また、体内には、体内に存在する分子の吸収性や、体内に存在する分子の吸収性、体内水分の吸収性、体内活性の低下、体内活性の増殖、体内活性の低下、体内活性の増殖、体内活性の増殖、体内活性、体内活性、体内活性、体内活性、体内活性、体内活性、体内活性、体内活性、体内活性、体内活性、体内活性、体内活性、体内活性、体内活性、体内活性、体内活性、体内活性、体内活性、体内活性、体内活性、体内活性、体内活性、体内活性、体内活性、体内活性、体内活性、体内活性、体内活性、体内活性、体内活性、体内活性、体内活性、体内活性、体内活性、体内活性、体内活性、体内活性、体内活性、体内活性、体

コストとスケーラビリティ

MEMS 製造は、高容積生産後のユニット当たりの一貫した低コストですが、グルコースセンサー機能化のための追加のステップ - 酵素沈着、ポリマーコーティング、滅菌バリアによるパッケージング - 全体的な製造費用増加。 現在の CGM 小売用 $300〜 $ 900 10 日間センサー用と独自の受信機やスマートフォンが必要です。 グローバルなアクセシビリティを達成するために、特に低資源設定では、コストは、拡大縮小の順序で低下する必要があります。 ウェーハ チップロールは、一度に 1 回 回 回 回 回 回 製造 コスト コスト コスト 削減 EMS コスト コスト コスト コスト 削減 コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト コスト

今後の方向性

人工知能と機械学習

MEMSグルコースセンサーは、毎日数分間に及ぶ膨大なデータセットを生成します。機械学習アルゴリズムは、将来のグルコースレベルを予測するパターンを抽出することができます。15〜60分前に、前方インシュリンデリバリーを有効にします。いくつかのクローズドループシステム(人工パンクレア)は、バスリン注入速度を調整するために既にそのような予測を使用できます。将来のMEMSセンサーは、ローカルでデータを処理するオンチップニューラルネットワークを組み込む可能性があり、電力消費量を減らし、MPEMPAは、MPAの指示と測定器を検証するだけです。

多重センシング

グルコースだけでは代謝の健康の完全な画像を提供していません。 MEMSプラットフォームは、乳酸、ケトン、コルチゾールを同時に測定するために拡張することができます。 このような多重化センサーは、糖尿病またはストレス誘発性高血症の早期発見を可能にするでしょう。 最近のプロトタイプMEMSパッチは、グルコース、乳酸試験用1、ベータヒドロキシブチレート1、およびβ-ヒドロキシブチブチレート - 特定の検査と免疫学的検査を組み合わせて、特定の検査を分析し、免疫学的検査を促進し、免疫学的検査を促進します。

セルフパワードセンサー

電池は長期、小型のMEMS装置のためのネックを残します。 ボディ熱(熱電)、ボディ動き(圧電気かtriaoelectric)からの収穫エネルギーは、またはバイオ燃料電池は外的な電源のための必要性を除去できます。 グルコース自体は燃料として役立つことができます:酵素のバイオ燃料電池は酸化のgoseによって電気を発生させ、同じ反作用によって動力を与えられるMEMSのグルコース センサーは優雅な概念です。 調査のグループは十分にエネルギーを働かせ、マイクロウェーブは低負荷に十分に排出します。 μFは低負荷の電圧の電圧を、低負荷の電圧の電圧の電圧の低下に、低負荷の低下させます。

コンテンツ

MEMS技術は、根本的にグルコースセンシングの分野を高度化し、高感度で小型化、および糖尿病管理を改善するワイヤレスデバイスを可能にします。 容量性および圧電気トランスデューサーからナノ材料強化インターフェイスに、イノベーションの継続的なストリームは、サブマイクロマラー範囲に検出限界を駆動し、センサーのドリフトを削減し、選択性を高めました。 摩耗可能なプラットフォームとの統合により、HbA1を削減する患者に、HbA1を削減し、さらなる成長する可能性が高くなります。 さらなる研究は、AIの進歩と、AIの進歩性が向上するだけでなく、AIの進歩性が向上します。