帶有USB接口的便攜式測(cè)量裝置連接到筆記本電腦。安裝在筆記本電腦中的軟件提供圖形用戶(hù)界面（GUI）來(lái)控制測(cè)量參數(shù)并顯示測(cè)試結(jié)果。插圖顯示了封裝后的AlGaN/GaN HEMT芯片連接到安裝在便攜式設(shè)備上的microSD讀卡器上
據(jù)麥姆斯咨詢(xún)報(bào)道，一項(xiàng)發(fā)表在《ECS Journal of Solid State Science and Technology》期刊上的研究顯示，來(lái)自臺(tái)灣國(guó)立清華大學(xué)（National Tsing Hua University）和成功大學(xué)（National Cheng Kung University）研究人員組成的科研小組開(kāi)發(fā)出一種低成本的便攜式醫(yī)療傳感器套件，該套件能夠幫助提醒用戶(hù)相關(guān)醫(yī)學(xué)問(wèn)題，包括嚴(yán)重的心臟病和癌癥。
便攜式醫(yī)療器件已經(jīng)成為全面醫(yī)療保健不可或缺的一部分，在監(jiān)控、醫(yī)學(xué)治療、診斷、健身和保健方面展現(xiàn)出巨大的潛力。配合醫(yī)院和緊急護(hù)理中心所使用的臺(tái)式即時(shí)診斷儀器，個(gè)人既能增加預(yù)防護(hù)理措施，也能更全面地了解自身的健康狀況。
根據(jù)開(kāi)放獲取的論文《基于場(chǎng)效應(yīng)晶體管的生物傳感器和便攜式個(gè)人醫(yī)療保健設(shè)備》，研究人員已經(jīng)在論文中描述了低成本晶體管器件的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、制造和原型，它能用于測(cè)量血液中的C反應(yīng)蛋白（C-reactive protein，簡(jiǎn)稱(chēng)CRP），當(dāng)CRP水平升高時(shí)，即表明炎癥可能與即將發(fā)生的心臟病、中風(fēng)、冠心病和其它醫(yī)療診斷類(lèi)疾病相關(guān)。
國(guó)立清華大學(xué)兼研究論文的共同作者Yu-Lin Wang教授表示，“該器件將最終被制造成小型手持設(shè)備，并通過(guò)藍(lán)牙或Wi-Fi輕松連接至智能手機(jī)，數(shù)據(jù)可以被收集存儲(chǔ)到應(yīng)用程序內(nèi)，用戶(hù)也可以將數(shù)據(jù)發(fā)送給醫(yī)生。操作起來(lái)和血糖儀一樣簡(jiǎn)單，任何人都可以隨時(shí)隨地用一滴血進(jìn)行測(cè)試?！?/p>
由于血樣中含鹽濃度較高，基于硅基場(chǎng)效應(yīng)晶體管（field-effect transistor， FET）的生物傳感器的精度和性能經(jīng)常受到影響。Wang及其研究團(tuán)隊(duì)意識(shí)到這一問(wèn)題，開(kāi)發(fā)出一種基于GaN（氮化鎵）的高電子遷移率晶體管（HEMT）作為響應(yīng)，GaN具有化學(xué)惰性，不會(huì)出現(xiàn)相同的性能下降。雖然GaN比硅更昂貴，但是微制造技術(shù)的進(jìn)步幫助開(kāi)發(fā)出小型HEMT，從而大大節(jié)省成本，成本下降為大批量生產(chǎn)鋪平了道路。
雖然基于場(chǎng)效應(yīng)晶體管的生物傳感器具有許多潛在優(yōu)勢(shì)，但是進(jìn)入應(yīng)用領(lǐng)域仍需要克服諸多技術(shù)障礙。因?yàn)閳?chǎng)效應(yīng)晶體管非常靈敏，就有可能變得不穩(wěn)定，因此開(kāi)發(fā)一致性較高的傳感器通常較為困難。為了讓他們的設(shè)備在物廉價(jià)美的前提下兼具可靠性，該團(tuán)隊(duì)開(kāi)始尋求新的創(chuàng)新方法，盡可能減少干擾。研究團(tuán)隊(duì)利用非常短的脈沖測(cè)量系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)。
Wang指出，“我們也開(kāi)發(fā)出一種方法，來(lái)克服常見(jiàn)于場(chǎng)效應(yīng)晶體管的電荷屏蔽影響。這種方法使得我們能夠檢測(cè)目標(biāo)蛋白，而無(wú)需稀釋或?qū)⑴R床樣本進(jìn)行脫鹽處理。因此我們不需要在傳感器或器件中使用任何自動(dòng)裝置，可以使系統(tǒng)變得經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)易。操作本身就很簡(jiǎn)單，每個(gè)人都可以做到，只需要滴一滴血滴后點(diǎn)擊即可。”
通過(guò)上述努力，研究團(tuán)隊(duì)得以開(kāi)發(fā)出一種精確且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的系統(tǒng)，并且在傳感器上整合了一種新方法。
Wang說(shuō)道，“我相信我們所創(chuàng)造的技術(shù)未來(lái)將適用于數(shù)十億人?！?/p>
該裝置在CRP水平升高時(shí)做出提醒，未來(lái)將有可能挽救生命。目前，從這項(xiàng)技術(shù)中獲益最多的人群將是患有心血管疾病或有心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)的人群，如心臟病發(fā)作或心力衰竭。例如，有些人心臟病發(fā)作時(shí)可能沒(méi)有典型癥狀，如劇烈疼痛感或感到不舒服。然而，便攜式生物傳感器可以立即檢測(cè)血液中特定的心臟標(biāo)志物，即使沒(méi)有癥狀顯示也能提醒患者心臟病的發(fā)作。另一種情況下，現(xiàn)場(chǎng)急救員也能使用該裝置快速且準(zhǔn)確地診斷患者。
慢性心力衰竭患者可以使用該裝置監(jiān)測(cè)生物標(biāo)志物，一旦升高，就能提醒你患有心力衰竭的風(fēng)險(xiǎn)。定期監(jiān)測(cè)這些生物標(biāo)志物可以有效降低患者復(fù)診率，進(jìn)而提高患者生活質(zhì)量并降低醫(yī)院醫(yī)療費(fèi)用。
Wang解釋道，“測(cè)試只需要5分鐘和1滴血，每個(gè)人都能直觀(guān)地知道如何使用該裝置。該裝置的成本非常低，所以它將適用于每個(gè)人。當(dāng)受體被固定，如適體或抗體改變時(shí)，就可以檢測(cè)到不同的生物標(biāo)志物。該裝置可以檢測(cè)到多種疾病標(biāo)志物?！?/p>
由于其重要性，以及在該項(xiàng)研究中所展示出來(lái)的變革性工作，ECS將其指定為編者特選文章。這類(lèi)文章通常展示出一個(gè)新的研究方向，一類(lèi)新的概念和一種解決相關(guān)領(lǐng)域問(wèn)題的新方法。
ECS雜志固態(tài)科學(xué)技術(shù)欄目的編輯Fan Ren指出，“這項(xiàng)工作展示了一款低成本便攜式醫(yī)療傳感器套件，只需要一滴血，這款新型傳感器套件就能檢測(cè)出心臟病發(fā)作甚至是腫瘤?！?/p>
該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出手持設(shè)備樣品，并成功展示出準(zhǔn)確一致的結(jié)果。Wang相信不出一年，該裝置將與智能手機(jī)和云計(jì)算相兼容。
Wang最后說(shuō)道，“我們正在與醫(yī)院和產(chǎn)業(yè)界合作，試圖將該裝置轉(zhuǎn)化成真正的產(chǎn)品，我認(rèn)為未來(lái)該裝置將收集到大量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)經(jīng)由人工智能分析成為物聯(lián)網(wǎng)（Internet of things）生態(tài)系統(tǒng)的一部分。該裝置將在上述環(huán)節(jié)中扮演至關(guān)重要的角色。”