智能手机传感器平台智能手机的磁力计与磁化水凝胶相结合，可测量流动性样品中的各种生物医学特性。 （由 K Dill/NIST 提供）
在一项概念验证研究中，美国国家标准与技术研究所 (NIST) 的研究人员使用智能手机的内置磁力计，结合根据特定提示改变形状的水凝胶，来测量饮料中的糖浓度。 他们说，该平台有可能用于测量生物样本中的葡萄糖、检测环境毒素，甚至测试家庭啤酒厂中流动性的 pH 值。
智能手机可以用作指南针，这要归功于它的磁力计，它可以在三个方向上测量地球磁场（或本地磁源）。 博士后研究员 Mark Ferris 和项目负责人 Gary Zabow 都在 NIST 应用物理部门工作，他们决定使用智能手机磁力计来测量样品中的化学成分。
“我们正在尝试制作一个新的传感平台，特别是尝试制作很多人都可以轻松使用的东西。 因此，我们一直使用大多数人已经拥有的手机作为传感器平台的基础。”Zabow 说道。
“我们认为 [the sensing platform is] 这是对现有光学智能手机设备的一个很好的补充，这些设备在解决浑浊样品中的自发荧光、散射等问题时可能会遇到更多问题……总的来说，这就是磁学做得更好的地方，”Ferris 补充道。
基于磁性的传感平台取决于嵌入微小磁性颗粒的水凝胶（浸入水中时会膨胀的材料）。 水凝胶会对样品中不同化学成分（例如葡萄糖）的存在或 pH 值变化产生反应。
该平台的工作原理是，将一个装有几毫升测试溶液和一条水凝胶的小孔夹在智能手机上。 当水凝胶增大或收缩时，它们使磁性颗粒靠近或远离磁力计，磁力计检测并测量磁场强度的相应变化。
研究人员选择使用一堆水凝胶来放大粒子运动，从而更容易测量磁场强度的变化。
“磁学适合直接定量，”扎博说。 “这是你测量的一个数字，即磁场的强度。 这不是一张需要转换成定量内容的图片。”
到目前为止，研究人员已经使用控制测试样品（包括葡萄酒和香槟）在传感平台中进行了概念验证。 他们观察到，高糖葡萄酒（桑格利亚汽酒）比低糖葡萄酒（灰皮诺和香槟）引起的磁场变化更大。 葡萄糖浓度以高灵敏度测量，小至百万分之几摩尔每升。
该传感平台价格便宜且相对容易构建，并且可以在资源相对较少的地方使用。
研究人员的下一步将是提高平台的灵敏度和特异性，这可以通过改变水凝胶化学性质或掺入对不同分析物敏感的水凝胶来解决。
“就测试的特异性而言，首先需要采取一些步骤，以确保当您测量葡萄糖或 pH 值时（论文中的两个例子）不会受到干扰，不会受到任何干扰。解决方案中其他内容的其他无意贡献。 这是水凝胶测试条特异性的问题，也是我们仍然需要研究的问题，”Zabow 说。
这项研究发表在《自然通讯》上。
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