研究人員創(chuàng)造了一種無線 無電池 可生物降解的血流傳感器

斯坦福大學研究人員開發(fā)的一種新設備可以使醫(yī)生更容易監(jiān)測血管手術的成功。這種傳感器在1月8日發(fā)表在Nature Biomedical Engineering上的一篇論文中有詳細介紹，它通過動脈監(jiān)測血液流動。它是可生物降解的，無電池和無線的，因此它結構緊湊，不需要拆除，如果有堵塞，它可以警告患者的醫(yī)生。

“血流測量在許多醫(yī)學專業(yè)中至關重要，因此無線可生物降解傳感器可能會影響多個領域，包括血管，移植，重建和心臟手術，”該手術助理教授兼聯(lián)合資深作者Paige Fox說。“當我們試圖照顧整個灣區(qū)，中央山谷，加利福尼亞及其他地區(qū)的患者時，這項技術將使我們能夠在不需要面對面訪問或測試的情況下延長我們的護理。”

監(jiān)測血管手術成功是一項挑戰(zhàn)，因為麻煩的第一個跡象往往來得太晚。到那時，患者經常需要額外的手術，其風險與原始手術類似。這種新的傳感器可以讓醫(yī)生密切關注遠方的治療血管，為早期干預創(chuàng)造機會。

流動還是沒有

傳感器緊緊包裹在愈合血管周圍，血液脈動過去推動其內表面。隨著表面形狀的變化，它會改變傳感器存儲電荷的能力，醫(yī)生可以從位于皮膚附近但身體外部的設備遠程檢測。該設備通過ping傳感器的天線來獲取讀數(shù)，類似于ID卡掃描儀。將來，該設備可以采用粘貼式貼片的形式，也可以集成到其他技術中，如可穿戴設備或智能手機。

研究人員首先在人工環(huán)境中對傳感器進行了測試，在這種環(huán)境中，他們將空氣泵入動脈大小的管中，模仿脈動的血流。外科醫(yī)生Yizitoshi Kaizawa是斯坦福大學的前博士后學者，也是該論文的共同作者，他還將傳感器植入大鼠的動脈周圍。即使在如此小的規(guī)模下，傳感器也成功地向無線讀取器報告了血流量。此時，他們只對檢測完全堵塞感興趣，但他們確實看到了這種傳感器的未來版本可以識別血流更精細波動的跡象。

該傳感器是化學工程師Zhenan Bao開發(fā)的無線技術，為假肢提供了一種微妙的觸感。

“這個有歷史，”該工程學院的KK Lee教授和該論文的共同高級作者鮑說。“我們一直對如何在醫(yī)療應用中使用這些傳感器感興趣，但需要一段時間才能找到合適的傳感器。”

研究人員不得不修改他們現(xiàn)有傳感器的材料，使其對脈動血液敏感，但又要足夠堅硬以保持其形狀。他們還必須將天線移動到一個安全的位置，不受脈動的影響，并重新設計電容器，使其可以放置在動脈周圍。

“這是一個非常嚴格的項目，需要進行多輪實驗和重新設計，”該論文的共同主要作者，寶實驗室的博士后學者Levent Beker說。“我一直對醫(yī)療和植入物應用感興趣，這可能為許多外科手術開辟了很多監(jiān)測或遠程醫(yī)療的機會。”

建立聯(lián)系

寶實驗室的前博士后研究員Clementine Boutry向?？怂箤嶒炇业牟┦亢笱芯繂TAnaïsLegrand伸出手，并將這些團體與詹姆斯·張的實驗室聯(lián)系起來，將動脈傳感器的想法開始形成。約翰遜和約翰遜外科教授。

一旦他們將目光投向可生物降解的血流監(jiān)測器，該合作就獲得了斯坦福大學ChEM-H 的接口種子獎學金2017年博士后，該博士支持博士后研究合作，探索潛在的變革性新思想。

“我們都重視我們的博士后研究人員，但沒有預料到這次會議對于長期富有成效的合作伙伴關系的真正價值，”福克斯說。

研究人員現(xiàn)在正在尋找將傳感器固定到血管并提高靈敏度的最佳方法。隨著這個跨學科領域的興趣增長，他們也期待著其他想法的到來。

“使用傳感器讓病人盡早發(fā)現(xiàn)問題正在成為精準健康的趨勢，”鮑說。“這需要工程師，醫(yī)學院和數(shù)據人員真正合作，他們能解決的問題非常令人興奮。”