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灵活的传感器可以检测胃肠道的运动

发布时间:2019-01-25 16:13:17 来源:

麻省理工学院和布莱根妇女医院的研究人员已经建立了一个可以卷起和吞咽的灵活传感器。摄入后,传感器粘附在胃壁或肠壁上,在那里它可以测量消化道的节律性收缩。

这种传感器可以帮助医生诊断胃肠道疾病,减缓食物通过消化道的通道。它们还可用于检测胃部压迫的食物,帮助医生监测因肥胖而接受治疗的患者的食物摄入量。

柔性装置基于压电材料,当它们机械变形时产生电流和电压。它们还含有弹性类似于人体皮肤的聚合物,因此它们可以贴合皮肤并在皮肤伸展时伸展。

在10月10日出版的“ 自然生物医学工程 ” 杂志上发表的一项研究中,研究人员证明传感器在猪的胃中保持活动长达两天。研究人员表示,该装置的灵活性可以提高安全性,使其更加坚固耐用。

“具有灵活性有可能显着提高安全性,因为它可以更容易地通过胃肠道,”麻省理工学院科学研究所综合癌症研究所的研究会员Giovanni Traverso说道,他是布里格姆的胃肠病学家和生物医学工程师。妇女医院,该论文的高级作者之一。

麻省理工学院媒体实验室助理教授,Conformable Decoders研究组主任Canan Dagdeviren是该论文的主要作者,也是相应作者之一。David H. Koch研究所教授兼科赫研究所成员Robert Langer也是该论文的作者。

弯曲那些传感器

Traverso及其同事之前开发了可摄取的装置,可用于监测生命体征或将药物输送到消化道。为了开发可提供更高安全性的更灵活的传感器,Traverso与Dagdeviren合作,后者曾开发过柔性电子设备,如可穿戴式血压传感器和灵活的机械能量收集器。

为了制造新传感器,Dagdeviren首先在硅晶片上制造电子电路。这些电路包含两个电极:位于称为PZT的压电材料顶部的金电极和位于PZT下侧的铂电极。一旦制造出电路,就可以将其从硅晶片上移除并印刷到称为聚酰亚胺的柔性聚合物上。

研究人员为这项研究设计的可摄取传感器为2×2.5厘米,可卷起并置于吞咽后溶解的胶囊中。

在猪的测试中,传感器在内窥镜输送后成功粘附到胃壁上。通过外部电缆,传感器传输有关压电传感器产生多少电压的信息,研究人员可以从中计算出胃壁移动的程度,以及区分摄取食物或液体的时间。

“我们首次发现,一种灵活的压电装置可以在胃内停留长达两天而不会发生电气或机械性降解,”Dagdeviren说。

监测运动性

这种类型的传感器可以更容易地诊断损害消化道运动的消化系统疾病,这可能导致吞咽困难,恶心,气体或便秘。

医生也可以用它来帮助测量接受肥胖治疗的患者的食物摄入量。Traverso说:“了解一个人在家中实际摄取的内容是有帮助的,因为有时患者很难真正对自己进行基准测试并知道消耗了多少。”

在该设备的未来版本中,研究人员计划收集压电材料产生的一些能量,为其他功能提供动力,包括额外的传感器和无线发射器。这种装置不需要电池,进一步提高了它们的安全性。

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