弗吉尼亚理工大学开发3D打印传感器可实现早期奶牛产乳热检测

2025年1月8日，南极熊获悉，弗吉尼亚理工大学的研究团队最近开发了一种创新的3D打印传感器技术，有望改变奶牛产乳热的诊断方法。产乳热是奶牛养殖业中普遍存在的健康问题，对奶牛的健康及农场的经济收益造成严重影响。该疾病不仅影响奶牛的生理功能，还会导致牛奶产量下降，给奶牛场带来显著的经济损失。

目前，奶农们面临诊断产乳热的难题，因为这种疾病的典型症状往往难以察觉。然而，弗吉尼亚理工大学的科学家们利用增材制造技术，成功开发出一种能够在短短十秒内检测出奶牛是否患有产乳热的传感器。这项研究的成果为农业和动物健康领域带来了一种可持续的解决方案。

△3D打印传感器可以轻松集成到挤奶系统中，并快速准确地分析牛奶样本中的钙和磷酸盐含量，以便在早期检测出乳热

3D打印传感器快速检测乳热的早期迹象

传感器的核心功能是测量牛奶样本中钙和磷酸盐的浓度。它采用聚合物树脂3D打印技术制造，使得研究人员能够以低成本和高灵活性生产这种传感器。生产过程包括逐层打印和紫外线固化以形成微观表面结构，并使用电子束蒸发镀金。微观波纹表面具有高灵敏度，传感器结构总共包含三个电极，其中两个用作工作电极。

△研究题目为“采用3D打印多路复用传感结构的阿托摩尔敏感型牛奶热传感器”（传送门）

这些传感器涂有钙和磷酸盐离子选择性膜。传感器能够检测阿摩尔范围内的离子浓度（即钙离子浓度为138 aM）尤为重要。这使得在出现更严重的症状之前，即使是轻微的产奶热症状也能被检测到。

△使用基于挤压技术的3D打印机制造传感器

3D打印传感器的推出带来了诸多显著优势，其中成本效益尤为突出。传统诊断工具往往价格不菲且操作复杂，相比之下，新开发的传感器不仅生产成本低廉，而且仅需两小时即可完成制作。它的使用不需要专业知识，这大大降低了操作门槛，使得更多养殖户能够负担并使用这项技术。

此外，这种传感器对于推动可持续畜牧业的发展具有重要作用。它通过快速准确地现场诊断，有效地监测奶牛的健康状况，从而最大程度地减少经济损失。同时，这种传感器的扩展性很强，未来有望通过测量牛奶样本中的其它生物标志物来检测其它动物疾病，进一步提升畜牧业的健康管理能力。