实时血糖监测与自适应胰岛素给药对糖尿病管理至关重要。微创微针葡萄糖监测传感器具有应用前景，但易因组织反应、植入深度不一致或插入过程中敏感层机械损伤而出现信号漂移；微针胰岛素递送也因被动响应机制难以实现精确、定量控制释放。本文报道一种微创平台，将多路葡萄糖生物传感器阵列与按需胰岛素递送集成，用于精确血糖控制。为防止插入后单个微针失效，...
心力衰竭是全球重大健康负担，也是死亡的主要原因之一。体内多种指标和生理变化可提示不同心脏疾病，特定生物传感器能够识别这些变化。将这些生物传感器整合或嵌入机械循环支持装置（MCSD），尤其是左心室辅助装置（LVAD），对于监测植入后生物化学和生理参数变化至关重要。早期发现疾病进展中的异常变化，有助于改善MCSD植入后的患者预后。本综述...
深部脑刺激（DBS）丘脑底核（STN）可缓解帕金森病（PD）运动症状，但刺激参数通常依赖主观试错优化。本研究检验 DBS 是否释放谷氨酸，以及 6-羟基多巴胺（6-OHDA）诱导的黑质纹状体损伤是否改变 DBS 期间基底节核团谷氨酸释放。作者在麻醉对照及 6-OHDA 处理大鼠中，用伪随机二进制序列（PRBS）高频刺激 STN，同时...
公共游泳池（PSP）水中的总有机碳（TOC）需在线监测以保障公共卫生。针对传统微生物燃料电池生物传感器（MFC-biosensor）开环预测稳定性差、难以捕捉污染物瞬态变化的不足，本文基于实验数据、动力学模型辨识、控制论以及数字与实时仿真，设计了一种具有闭环结构的创新 MFC 生物传感器控制系统，用于 PSP 水 TOC 动态特性的...
目的：1型糖尿病闭环治疗依赖连续血糖监测，但仅血糖读数不足以真正恢复营养稳态，胰岛素分泌的其他生理调节因子具有重要作用。作者此前开发了胰腺胰岛电生理生物传感器，通过电学测量整合这些调节因子。本研究旨在评估该生物传感器在血糖控制回路中的性能，作为计算机仿真概念验证。方法：基于生物传感器实验数据识别两个胰岛算法模型；首先验证电测量可作为...
医疗生物传感器通常由生物识别组分和物理/化学换能器件构成，是生物、化学、物理等多学科交叉技术。自20世纪60年代首个葡萄糖安培酶电极问世以来，生物传感器凭借简单、灵敏、快速、准确等特点快速发展，在可穿戴、即时检测、无创分析和在线监测等方向具有广阔前景。近年来，物联网、大数据和人工智能推动下一代生物传感器向微型化、智能化和无线便携发展...
最佳抗菌药物剂量应在实现临床疗效的同时，最大限度降低毒性和耐药性产生。药代动力学可因合并症或其他药物等因素出现显著变异，进而影响抗菌药物药效学和治疗成功。虽然当前抗菌药物剂量优化方法能够处理固定变异，但要理解和应对个体内及个体间存在的残余变异，仍需更好的监测和快速调整给药方法。本文综述抗菌药物剂量优化更广泛实施所面临的当前挑战，并强...
微生理系统（MPS，器官芯片）可模拟人体器官功能，是发现可转化生物标志物、药物和再生疗法的重要技术。由于MPS需要复杂微尺度解剖结构和异质细胞群，其可重复、标准化制造与运行仍是主要挑战。本文作为展望，评估MPS监测的三个阶段：过程、发育和功能，并讨论所需传感器的独特特征与剩余技术挑战。MPS监测需要非破坏性、连续生物传感器和成像技术...
抗微生物药物暴露不足与患者预后不良及耐药性产生相关。目前已有多种机制用于优化个体患者体内药物浓度，但真正实现治疗个体化仍面临血浆药物采样困难、合适检测方法缺乏以及现有剂量调整手段不足等障碍。生物传感器技术能够以微创方式实时监测抗微生物药物浓度。本文综述了将微针生物传感器技术纳入闭环控制系统，以优化个体患者抗微生物治疗的应用潜力。微针...
葡萄糖传感器已改善1型糖尿病治疗，但仍不能感知全部生理信号并实现闭环控制。胰腺β细胞在进化中形成生物传感器，可整合葡萄糖以外的脂质、氨基酸及GLP-1、GIP等激素信号。作者利用β细胞暴露于葡萄糖和激素时电活动改变的特性，设计了一种生物电子葡萄糖传感器：将小鼠胰岛细胞培养在多电极阵列上，细胞外记录其场电位。在低葡萄糖下无电振荡，高葡...
本文报道了一项面向血糖浓度自动调节系统的教学协作设计工作。作者以电化学生物传感器测量血糖浓度为基础，将其近似为可产生电流信号的传感元件，并围绕该传感信号建立读出、数据处理与闭环控制的电子系统模型。系统采用 Tanner Tools EDA 中的 S-Edit 与 T-Spice 仿真实现，包含16通道电化学电极阵列及其行列寻址、跨阻...