麻省理工最新研发出一种可食用的消化道传感器_麻省理工开发出可机洗的可穿戴传感器

时间:2021年08月02日 21:16:14

来自麻省理工学院和隶属于哈佛大学的布莱根妇女医院的研究人员已经研发出一种灵活的可消化的传感器。该传感器可以卷成一个药丸,在服用之后,会附着在肠壁或胃壁,测量消化道的节律性收缩。

研究人员展示由其开发的可消化传感器,资料图

麻省理工的研究员一直致力于研究消化技术,去年,麻省理工学院、谢菲尔德大学和东京理工学院的研究人员联合开发出一个由猪肠精心打造的小型折叠机器人,用于从人体内部取出吞下的胶囊或误吞的电池。

而麻省理工学院这次研发的传感器,则可帮助医生诊断胃肠疾病,从而减缓食物通过消化道的速度。同时也可检测胃里的食物,帮助医生监测肥胖症患者的食物摄入量。

该柔性装置基于压电材料,当其发生物理变形时,产生电流和电压供其运作,而不需要板载电池,降低了该系统的风险。该传感器还使用与人类皮肤弹性相似的聚合物,因此能与皮肤相适应,并随着肠道进行伸展和移动。

这款可消化传感器的基本结构,资料图

该研究于10月初发表于《自然生物医学工程》,研究人员证实,传感器在猪胃中保持活跃达两天之久,并表示这种装置的灵活性可以提高可吸收设备的安全性。研究员Giovanni Traverso表示,设备的灵活性可以显著提高其安全性,因为它更容易通过胃肠道。

Traverso及其同事之前曾研发出可吸收的设备,用来监测生命体征,或将药物送到消化道。但为了开发一种更灵活,更安全的传感器,Traverso便与Dagdeviren展开合作。Dagdeviren又是何方神圣呢?他曾开发出可穿戴式血压传感器和灵活的机械能量采集器等柔性电子设备。

为了制造新的传感器,Dagdeviren首先在硅片上制造电子电路。电路中有两个电极:一个是位于压电材料上的金电极PZT,另一个是位于PZT下面的铂电极。电路一旦制成,就可以从硅片上移除,并印在一种叫做“聚酰亚胺”的柔性聚合物上。该传感器的大小为2×2.5厘米,卷起来后可放置在可溶解的胶囊里食用。

在猪肠胃的测试中,通过内窥镜能够看到传感器成功地附着在胃粘膜上。通过外部电缆,传感器传输了关于压电传感器产生的电压信息,研究人员可以通过这些信息计算出胃壁移动的程度,以及食物和液体被摄入的区别。

Dagdeviren解释道,在第一次测试中,他们展示了一个灵活的,压电式的装置,该装置在胃里停留了两天,且没有任何电降解或机械降解。

这种类型的传感器可以更容易地诊断消化障碍,防止损害消化道的运动,以及避免吞咽困难、恶心或便秘等症状。医生也可用它来测量因肥胖而接受治疗的患者的食物摄入量。

在未来版本中,研究人员计划收集由压电材料产生的一些能量,用来为其他功能供电,包括额外的传感器和无线发射器。

麻省理工最新研发出一种可食用的消化道传感器

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