科學也可以如此靠近

MIT研發可食用的消化道傳感器


2017年10月23日01時 今日科學 Science
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來自麻省理工學院和隸屬於哈佛大學的布萊根婦女醫院的研究人員已經研發出一種靈活的可消化的傳感器。該傳感器可以捲成一個藥丸,在服用之後,會附著在腸壁或胃壁,測量消化道的節律性收縮。

麻省理工的研究員一直致力於研究消化技術,在去年,麻省理工學院、謝菲爾德大學和東京理工學院的研究人員聯合開發出一個由豬腸精心打造的小型摺疊機器人,用於從人體內部取出吞下的膠囊或誤吞的電池。

而麻省理工學院這次研發的傳感器則可以幫助醫生診斷胃腸疾病,從而減緩食物通過消化道的速度。同時也可以檢測胃裡的食物,幫助醫生監測肥胖症患者的食物攝入量。

該柔性裝置基於壓電材料,當其發生物理變形時,產生電流和電壓供其運作,而不需要板載電池,降低了該系統的風險。該傳感器還使用與人類皮膚彈性相似的聚合物,因此能與皮膚相適應,並隨著腸道進行伸展和移動。

該研究於10月0日發表於《自然生物醫學工程》,研究人員證實,傳感器在豬胃中保持活躍達兩天之久,並表示這種裝置的靈活性可以提高可吸收設備的安全性。研究員Giovanni Traverso表示:「設備的靈活性可以顯著提高其安全性,因為它更容易通過胃腸道。」

可捲曲的傳感器

Traverso及其同事之前曾研發出可吸收的設備,用來監測生命體徵,或將藥物送到消化道。但為了開發一種更靈活,更安全的傳感器,Traverso便與Dagdeviren展開合作。Dagdeviren又是何方神聖呢?他曾開發出可穿戴式血壓傳感器和靈活的機械能量採集器等柔性電子設備。

為了製造新的傳感器,Dagdeviren首先在矽片上製造電子電路。電路中有兩個電極:一個是位於壓電材料上的金電極PZT,另一個是位於PZT下面的鉑電極。電路一旦製成,就可以從矽片上移除,並印在一種叫做「聚醯亞胺」的柔性聚合物上。該傳感器的大小為2×2.5厘米,捲起來後可放置在可溶解的膠囊里食用。

在豬腸胃的測試中,通過內窺鏡可以看到傳感器成功地附著在胃粘膜上。通過外部電纜,傳感器傳輸了關於壓電傳感器產生的電壓信息,研究人員可以通過這些信息計算出胃壁移動的程度,以及食物和液體被攝入的區別。

Dagdeviren解釋道:「在第一次測試中,我們展示了一個靈活的,壓電式的裝置,該裝置在胃裡停留了兩天,且沒有任何電降解或機械降解。」

監測腸胃運動性

這種類型的傳感器可以更容易地診斷消化障礙,防止損害消化道的運動,以及避免吞咽困難、噁心或便秘等症狀。

醫生也可以用它來測量因肥胖而接受治療的患者的食物攝入量。Traverso解釋道:「了解一個人在家裡實際攝入的食物量是有幫助的,因為有時候患者很難真正衡量自己的食物攝取量。」

在未來的版本中,研究人員計劃收集由壓電材料產生的一些能量,用來為其他功能供電,包括額外的傳感器和無限發射器。

來源:億歐

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