手机身体传感器 NIST研究人员尝试用智能手机的罗盘传感器测定人体中的化学成分

发布时间：2024-11-25 22:11:13

NIST研究人员尝试用智能手机的罗盘传感器测定人体中的化学成分

智能手机中的磁力计通过为设备的数字罗盘供电来帮助用户导航。现在，研究人员找到了一种方法，利用它通过读取血糖水平来导航人体化学反应，从而有可能使糖尿病的管理变得更加容易。

在一项概念验证研究中，美国商务部国家标准与技术研究院（NIST）的科学家们制作了一个小型胶囊装置，并将其夹在2020年发布的摩托罗拉Moto E智能手机上。胶囊中包含两片嵌入磁性颗粒的水凝胶薄片。水凝胶是一种富含水分的材料，从治疗脑损伤到制造微小的变形机器人，水凝胶已被广泛应用于各种领域。

根据葡萄糖的存在或液体的特定 pH 值，水凝胶片可按不同的速率膨胀或收缩。

然后，他们利用手机的磁力计读取两片磁片在移动磁性颗粒时产生的差异，或者靠近手机，或者远离手机。结果，这款设备能够以惊人的精确度测量葡萄糖水平。

该系统能够读取低至几百万分之一摩尔的糖浓度，这种测量方法通常应用于分子结构。研究人员说，这种精确度远远超出了检测血液样本中葡萄糖所需的精确度，但它可以用于读取唾液中的糖分，这意味着糖尿病患者可以每天读取葡萄糖读数，而不必忍受扎手指的痛苦。

研究人员还表示，该设备在分析内容方面可以更进一步。在目前的研究中，由于它还能检测 pH 值，研究小组称它可以用来检测一系列以体内 pH 值变化为标志的生物紊乱。由于其高度的准确性，它还可以快速、方便地测量组胺，从而有可能取代需要收集 24 小时尿液并进行详细实验室分析的检测方法。

"研究小组的研究表明，手机磁力计可以测量 pH 值，其灵敏度与价值数千美元的台式测量仪相同，但成本仅为后者的一小部分。"家庭酿酒师或面包师可以使用磁力计快速测试各种液体的 pH 值，以完善他们的工艺，而环境科学家则可以现场测量地下水样本的 pH 值，其精确度要高于石蕊试纸。

NIST 表示，该设备还可用于检测环境毒素。研究人员说，在概念验证研究的基础上，他们还需要研究如何批量生产水凝胶试纸，并找到使其在储存期间保持稳定和功能性的方法。

描述这项研究的论文已发表在《自然通讯》杂志上。

尽管传感器厂商在手机市场已经生产了多年的背照式甚至堆栈式传感器，但对于国产厂商来说，技术领域的追赶仍需继续进步。在 3 月，思特威就又带来了一款 1600 万像素的图像传感器，名为 SC1620CS。

这款传感器拥有 1600 万的有效像素，是一款背照式传感器，其单像素尺寸可以达到 1.0μm，基于思特威 SmartClarity®-3 技术打造，搭载思特威先进的 SFCPixel-SL® 技术。

根据思特威的官方说法，其通过创新的像素内双转换增益设计，可以获得更高的动态范围和更优秀的暗场噪声性能，跟“行业同规格”产品对比，它的读取噪声和固定噪声分别降低约 38% 和 55% 以上，满阱电子提升约 17%，动态范围也提升了约 5dB。

背照式设计还使它集合了感度、色彩和高温画质三方面的升级，相比前代技术产品的提升也相当显著。

当然，需要注意的是，这款手机图像传感器的配置相对而言偏向入门，光学尺寸仅有 1/3.09 型的水平，最大的图像传输速率也仅有 60fps。不过考虑到目前入门级手机市场搭载的传感器无外乎也就是这类规格的产品，其应用市场还是相当可观的。

思特威官方表示，SC1620CS 目前已接受送样，预计将于 2024 年 Q2 实现量产。正如此前报道的新品一样，我们也期待这款思特威传感器可以早日在量产产品上与我们见面。