據(jù)麥姆斯咨詢報道，《自然》子刊《自然-生物醫(yī)學(xué)工程》1月8日發(fā)表的一篇論文中詳細(xì)介紹了這款器件，它可以通過動脈監(jiān)測血液流動情況。這款傳感器無電池、無線且可生物降解，因此無需拆除。如果監(jiān)測到血管阻塞，它可以向患者的醫(yī)生發(fā)出警告。

“血流測量對于醫(yī)學(xué)許多專業(yè)至關(guān)重要，因此這款無線可生物降解傳感器可能會影響血管、移植、整形重建和心臟手術(shù)等多個學(xué)科領(lǐng)域，”外科助理教授、該論文高級作者、醫(yī)學(xué)博士Paige Fox 說，“當(dāng)我們試圖應(yīng)對整個灣區(qū)、中央山谷及其他地區(qū)的患者時，這項技術(shù)將使我們能夠在不需要面對面問診或測試的情況下擴(kuò)展我們的護(hù)理能力?！?/p>

監(jiān)測血管手術(shù)充滿挑戰(zhàn)，因?yàn)檠艹鰡栴}所表現(xiàn)出來的癥狀往往來得太晚。到那時，患者通常需要進(jìn)行額外的風(fēng)險相當(dāng)?shù)氖中g(shù)。這款新的傳感器可以幫助醫(yī)生遠(yuǎn)程密切關(guān)注術(shù)后恢復(fù)中的血管，為早期干預(yù)創(chuàng)造機(jī)會。

無線監(jiān)測血管阻塞

將這款傳感器緊緊地包裹在愈合血管周圍，流經(jīng)的血液脈沖可以對傳感器的內(nèi)表面施加一定的壓力。隨著傳感器內(nèi)表面的形狀變化，會改變傳感器的電容，醫(yī)生便可以通過靠近血管但位于身體外部的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測。該設(shè)備通過類似ID卡掃描，利用傳感器的天線來獲取讀數(shù)。將來，該設(shè)備可以采用貼片形式，也可以集成到可穿戴設(shè)備或智能手機(jī)等其他設(shè)備中。

上圖描繪了這款可生物降解的壓力傳感器，它圍繞著一根血管，天線在左側(cè)（分離的層狀結(jié)構(gòu)，展示了天線結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)）

研究人員首先在人工環(huán)境中對這款傳感器進(jìn)行了測試，在實(shí)驗(yàn)中，他們將空氣泵入接近動脈尺寸的小管中，以模仿脈動的血流。斯坦福大學(xué)博士后學(xué)者、該論文共同作者、外科醫(yī)生Yizitoshi Kaizawa博士，還將這款傳感器在大鼠的動脈上進(jìn)行了植入測試。即使在大鼠動脈上，這款傳感器也成功地向無線讀取器報告了血流量情況。當(dāng)前，研究人員只關(guān)注血管是否完全阻塞的監(jiān)測，但他們確實(shí)看到這款傳感器未來可以識別更精細(xì)的血流波動。

這款傳感器相當(dāng)于是斯坦福大學(xué)化學(xué)工程教授鮑哲南為假肢開發(fā)的觸覺傳感器（人造皮膚）的無線版本。

“人造皮膚技術(shù)已經(jīng)有一定的歷史了，”K.K. Lee 化學(xué)工程學(xué)教授、該論文的另一位資深作者鮑哲南說，“我們一直對如何在醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用這些傳感技術(shù)感興趣，需要花一定的時間才能匹配合適的應(yīng)用場景。”

研究人員需要改良現(xiàn)有的傳感器材料，使其既能夠?qū)ρ好}沖敏感，又具有一定的剛性以保持其形狀。他們還需要將傳感器天線轉(zhuǎn)移到不受血液脈動影響的安全位置，并重新設(shè)計電容器，使其可以環(huán)繞在動脈周圍。

“這是一個非常精密的項目，需要進(jìn)行多輪實(shí)驗(yàn)和重新設(shè)計，”該論文第一作者、博士后學(xué)者Levent Beker博士說，“我一直對醫(yī)療和植入應(yīng)用感興趣，該技術(shù)或能為多種外科手術(shù)開辟新的監(jiān)測或遠(yuǎn)程醫(yī)療手段?！?/p>

這項研究由瑞士國家科學(xué)基金會、歐洲委員會、斯坦福大學(xué)ChEM-H（人類健康化學(xué)、工程與醫(yī)學(xué)）和國家科學(xué)基金資助。