糖尿病人的福音：这款电子“吸血器”叮一口就能帮你验血

对许多人来说，炎炎夏季中那嗡嗡作响的蚊子可称得上是世界上最讨厌的生物了。尤其是那些拥有“招蚊子”体质的人，那感觉就仿佛身边一直有一个烦人的魔鬼一样阴魂不散。

但是，讨厌归讨厌，我们不可否认的是，蚊子是自然界里吸血能力最强的生物之一，它那宛如针头般的刺吸式口器可以轻松穿透人类厚厚的皮肤，准确找到血管位置，然后开始大饱口福。

但我们对于蚊子吸血这件事往往会忽略掉的就是，即便蚊子的“针头”刺入了我们的皮肤，可似乎并没有特别疼痛的感觉。也正是在这种仿生学思路的启发下，生物工程师们产生了联想，要仿照蚊子吸血的过程来发明一款可以定期对人进行无痛抽血的仪器。

普通人可能不太理解验血对于疾病治疗的重要性，但对于糖尿病患者来说，饭前饭后血糖检测可以算得上是生命攸关的大事。而如今主流的指尖采血方式不但步骤繁琐而且还很疼。有鉴于此，许多医疗设备公司都在开发无痛验血方式，比如植入式血糖检测仪、半自动监测设备或是微针检测给药技术。而受蚊子启发所开发出来的“电子蚊子”则正是其中的一类。

自 2007年起，加拿大卡尔加里大学（University of Calgary）的一个研究团队就试图开发出一款全自动微侵害的验血仪器。该仪器可以在设定好的时间“叮”用户一口，然后取血检测。近日，该团队的最新的设计原型终于亮相。这是一款和手表十分相似的可穿戴设备。在工作时，该设备可以刺入皮肤下方的毛细血管，抽取一滴血并放在血糖检测纸上进行检测。

图丨检测仪原型机

“我们是想创造一个可以设定运行周期并且全自动化的血液采集设备，要为验血提供可靠的血样，”该项目资深研究员 Martin Mintchev对此说道。“其最重要的一步就是可以和毛细血管自动碰触”。在检测血糖之外，Mintchev相信该设备还能供用户在家中独立便捷地完成其他验血操作，甚至可以是基因检测或者癌症鉴别。

图丨项目研究员 Martin Mintchev

在刚被发明出来之后，该设备使用了压电传动装置为刺破皮肤的针头提供动力，但是这一装置不但价格不菲，体积也很大。早期的设计原型足足有一个扑克盒的大小，这无疑大大影响了其使用的便捷性。相信没有人会愿意每时每刻在手腕上带一副纸牌！

为了缩小设备的体积，该团队选择与卡尔加里（Calgary）本地的微系统专家 Orly Yadid-Pecht进行合作。经过多番尝试，该设备针头的驱动装置最终采用了形状记忆合金（SMA）。

图丨使用了两个 SMA微型传动装置来采血的可穿戴设备的拆解图

这种廉价的合金有种十分有趣的特性：在加热时收缩，在冷却时恢复原本形状。对于针头来讲，形状记忆合金传动装置可以刺穿至皮下 3.55毫米深，每次穿刺将耗费 5.56毫瓦时。能提供远超压电装置的 223克力的穿透力，并且可以大幅度减少设备的体积。

经过改进之后，最新的设计原型只有两个模块：上方的可重复使用模块和下方的一次性模块。可重复使用的部分看起来就像一块智能手表，包含一块电池、OLED 显示屏、传动装置以及相关的电路板。一次性的部分则是由一根探针和一张测纸所组成的。

图丨“电子蚊子”内部结构

整个原型设备的体积被大大缩小，使其可以被轻松地戴在手腕上，而最重要的是，探针每次都可以准确的刺入毛细血管中，在对23名志愿者的实验中，有19例穿刺都到达了手腕表皮之下的血管当中。

在设定好时间之后，该设备可以每天按时进行多次取样，并把血糖测验的结果传送到手机APP或医生的终端上。研究人员声称，被“电子蚊子”叮一口和被真正的蚊子叮咬十分相似，并无任何痛感。多名测试者都表示说感觉不到被叮。

不过，“电子蚊子”也并非完美无瑕，它目前也遇到了发展的瓶颈。虽然现有的装置可以精准的刺中毛细血管，但是它所采取的血样实在太小了，使用主流的血糖测纸难以检测到准确的血糖含量。所以，该团队有两个选择：或者选择加粗探针并放大设备的体积（因此加重痛感）来采取足够多的血样，或者就选择开发专用的血糖检测技术。

显然，Mintchev和他的团队选择了第二条路。“我们认为，通过在探针周围排放特制的测纸才是解决这个问题的最佳方式，”他说道。“有了专用的血糖检测技术，不仅检测设备的体积可以进一步缩小到手镯或臂环的大小，而且还可以随时随地提供准确的血糖数据。”

不过，有一点是确定的，那就是一款崭新的血糖测纸的研发成本在短期内绝对会居高不下，并且还需要通过美国食品药品监督管理局（FDA）的严格批准。但是一旦这种测纸可以实现量产，它的价格就可以降低到与现有的主流测试技术相似的水平。相信到了那一天，传统的血液检测方式会被彻底改变，对于亟待这一解决方案的病人来说将会是莫大的福音。