Science新闻:远端监测健康状况—一种新型微传感器

【字体: 时间:2023年06月07日 来源:AAAS

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  沙粒大小的装置可以彻底改变活组织检查和血压读数,但需要更多的研究

  

                               

这些天去做活检,很可能你的医生会把你打昏,切开你的一部分,然后四处寻找所需的组织。但是,如果一个微小的传感器可以引导一根针,在你(和你的医生)观看视频屏幕的同时,绘制出你体内的运动轨迹呢?

这是一种新设备,一粒沙子大小,可以传输25厘米以外的无线信号。研究人员说,这项工作还可能对测量血压和跟踪药物在体内的代谢产生影响。

该设备“真的很令人兴奋”,化学家Nako Nakatsuka说,他在苏黎世理工学院开发了微型生物传感器来测量大脑化合物,但他没有参与这项研究。她说,在身体内部以最小的干扰进行动作的能力“非常酷”

这种新传感器的工作原理是由两块磁铁组成:一块固定在塑料外壳上,另一块可以扭曲和摆动。外部设备使用电磁线圈产生磁场,从而移动第二块磁铁。然后,该设备通过测量第二块磁铁的变化来收集温度和压力等读数。

Montserrat Calleja Gómez是马德里微纳技术研究所的一名物理学家,他没有参与这项研究,他说:“传感器的设计真的很聪明,也很有创意,它的思维方式很另类。”。

研究人员随后在各种环境下测试了他们的微型传感器。在一次不寻常的实验中,他们把跟踪器粘在蜜蜂的背上。即使在蜜蜂飞得很快的情况下,该设备也能准确跟踪昆虫的运动。飞利浦研究所的物理学家、合著者Jürgen Rahmer表示:“可以追踪蜜蜂飞行的路径和方向。它工作得非常好。”

Rahmer的团队还将活检针的针尖安装在传感器上,并将其注入一个组织状的大凝胶团中,查看传感器是否有助于引导医疗器械。传感器准确地跟踪了针头,并通过提供针头所在位置的地图,使科学家能够将其导航到目标区域(在本例中,是水滴中的一个虚拟白球)。作者说,在现实世界中,传感器可以将活检针、导管和其他仪器引导到准确的目标,以便进行治疗、收集细胞样本或解剖组织。

该团队表示,如果传感器被吞下,它还可以监测体内的实时变化,例如胃肠道问题患者是否对药物有反应或出现突然发作。

然而,Nakatsuka说,最令人兴奋的是传感器测量压力的能力,这可能有一天会让医生检测到血管内的血压变化,有可能提供一种更持续的血压监测方法,

Calleja Gómez说,探测线圈与传感器之间的距离也有了很大的提高。她指出,研究人员能够检测到约25厘米外的信号,改进了之前只能检测到5厘米外的无线技术。作者说,例如,扩大这一距离可以使患者更容易在家里追踪血压。

作者说,这种设备也相对便宜,价格从1美元到100美元不等,这取决于它需要在体内停留多长时间以及制造的容易程度。“我可以把它放在餐桌上,”研究合著者、飞利浦的物理学家Bernhard Gleich表示。除了磁铁,他说:“你只需要一点点塑料管,一点点细绳和一点点粘合剂,就可以把所有东西都放在一起。”

不过,Gleich估计,该设备可能需要5到8年才能用于人类最简单的应用。要确保传感器不仅能正常工作,而且不会伤害个人,还需要做大量工作。

试验需要验证该设备不会引起免疫系统的负面反应,也不会扰乱正常的血液流动。

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