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微型傳感器應用于人體深層組織氧氣水平的追蹤

時間:2021-05-27 點擊次數:

據外國媒體報道,電子技術、傳感器技術和無線通信的發展正在融合,為從內部監控人體提供了一些令人振奮的可能性,這些設備可以追蹤骨骼植入物的狀態,還可以檢測工作結束后溶解的氣體。


微型傳感器應用于人體深層組織氧氣水平的追蹤(圖1)

有些工程師已經展示了這項技術的新形式,可以用來探測深層組織的氧含量,并希望它能夠成為追蹤移植器官健康狀況的工具,并將其應用到其他領域。研制這種微小的無線植入體是為了填補現有測量人體組織氧含量的方法的不足之處,其中包括利用電磁波收集信息,但僅能穿透皮下數厘米。MRI是檢測深層組織氧含量的另一種方法,但它需要一定的時間,并且不能提供實時結果。這個小組的新植入物比瓢蟲還小,它實際上是基于一個早期被稱為“神經塵埃”的發明,一個只有一粒沙大小的微小無線植入物,能夠實時追蹤神經信號和肌肉活動。該方法通過探測神經電活動的電壓峰值,并用超聲波將其傳送到外部裝置。最新的StimDust版本可以有效地刺激神經,作為治療慢性疼痛和癲癇的潛在方法。該植入體長4.5毫米,寬3毫米,由一個氧氣感應膜、一個微型LED和一個光學過濾器組成,它們共同用于測量周圍組織的氧氣含量。該傳感器由集成電路控制,輸出的電子信號隨氧含量的變化而變化。壓電型晶體能將這些電子信號轉化為超聲波,然后通過活體組織傳遞到外部設備,很難測量人體深處的物體。這個裝置顯示了如何使用超聲波技術,結合智能集成電路設計,你可以創造復雜的植入,深入組織,從器官獲得數據。研究者們在活羊身上演示了這種裝置,并認為這種裝置在兒科護理方面很有潛力,早產兒可以植入這種裝置,確保給它們適當補充氧。其它可能包括監控移植器官的健康,甚至改善癌癥治療。

這類裝置的一種潛在應用是監控器官移植,因為在器官移植后的幾個月內就可能出現血管并發癥,從而導致移植失敗。還可用于測量腫瘤的缺氧程度,這有助于指導醫生進行腫瘤放療。研究人員希望能進一步改進這種裝置,即能在體內長期保存,又能縮小體積,這樣植入就會更加簡單。其它可能性還包括設計用于跟蹤身體中其他生化物質的傳感器。只需改變我們為氧氣傳感器搭建的平臺,你就可以改進設備來測量,比如pH值、ROS、葡萄糖或者二氧化碳。而且,如果我們能改進包裝,使之更小,你就可以想象能用針注射在身體內,或進行腹腔鏡手術,使植入更容易。

力準傳感是專業研發生產高精度力傳感器的廠家。主要有微型壓式傳感器、多維力傳感器、稱重傳感器、控制儀表、拉式傳感器、S型拉壓傳感器、測力傳感器以及手持儀等力控產品達千余種。

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