AI辅助可穿戴微流控比色传感器系统，监测泪液中的多种生物标志物

AI辅助可穿戴微流控比色传感器系统，监测泪液中的多种生物标志物

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中国石油大学（华东）的研究团队开发了一种创新的AI辅助可穿戴微流控比色传感器系统（AI-WMCS），该系统能够快速、无创地同步检测人类泪液中的关键生物标志物，包括维生素C、pH值、钙离子和蛋白质。这一突破性技术不仅提高了检测的准确性和效率，还为眼部和全身健康监测开辟了新的途径。

精确、同步、快速地检测人体泪液中的关键生物标志物对于监测眼部和全身健康状况至关重要。利用可穿戴比色生化传感器可实现对泪液中关键生物标志物的快速、同步检测。然而，比色传感器在数据收集、解释和共享方面存在的挑战限制了这项技术的实际应用。

图1 AI-WMCS系统的工作原理

据麦姆斯咨询报道，为了克服这些挑战，来自中国石油大学（华东）的研究人员开发了一种人工智能（AI）辅助的可穿戴微流控比色传感器系统（AI-WMCS），用于快速、无创、同步检测人类泪液中的关键生物标志物，包括维生素C、H⁺（pH）、Ca²⁺和蛋白质。该传感器由一个柔性微流控表皮贴片和一个基于深度学习神经网络的云服务器数据分析系统（CSDAS）组成，前者可收集眼泪并促进比色反应，后者则嵌入到智能手机中，以实现颜色数据的采集、解释、自动校正和显示。

为提高准确性，该研究利用一个训练有素的多通道卷积递归神经网络（CNN-GRU）来校正不同测量中因pH值和色温变化而导致的浓度数据解释误差。结果显示，经校正，预测pH值的1D-CNN-GRU和预测其他三种生物标志物的3D-CNN-GRU的测试集确定系数（R²）分别高达0.998和0.994，证明这种校正大大提高了预测浓度的准确性。此外，利用该研究开发的微流控比色传感器系统，只需使用微量的泪液（约20 μL）就能准确、同时、快速地检测出四种关键的泪液生物标志物。