研究人员创造了一种无线 无电池 可生物降解的血流传感器

斯坦福大学研究人员开发的一种新设备可以使医生更容易监测血管手术的成功。这种传感器在1月8日发表在Nature Biomedical Engineering上的一篇论文中有详细介绍，它通过动脉监测血液流动。它是可生物降解的，无电池和无线的，因此它结构紧凑，不需要拆除，如果有堵塞，它可以警告患者的医生。

“血流测量在许多医学专业中至关重要，因此无线可生物降解传感器可能会影响多个领域，包括血管，移植，重建和心脏手术，”该手术助理教授兼联合资深作者Paige Fox说。“当我们试图照顾整个湾区，中央山谷，加利福尼亚及其他地区的患者时，这项技术将使我们能够在不需要面对面访问或测试的情况下延长我们的护理。”

监测血管手术成功是一项挑战，因为麻烦的第一个迹象往往来得太晚。到那时，患者经常需要额外的手术，其风险与原始手术类似。这种新的传感器可以让医生密切关注远方的治疗血管，为早期干预创造机会。

流动还是没有

传感器紧紧包裹在愈合血管周围，血液脉动过去推动其内表面。随着表面形状的变化，它会改变传感器存储电荷的能力，医生可以从位于皮肤附近但身体外部的设备远程检测。该设备通过ping传感器的天线来获取读数，类似于ID卡扫描仪。将来，该设备可以采用粘贴式贴片的形式，也可以集成到其他技术中，如可穿戴设备或智能手机。

研究人员首先在人工环境中对传感器进行了测试，在这种环境中，他们将空气泵入动脉大小的管中，模仿脉动的血流。外科医生Yizitoshi Kaizawa是斯坦福大学的前博士后学者，也是该论文的共同作者，他还将传感器植入大鼠的动脉周围。即使在如此小的规模下，传感器也成功地向无线读取器报告了血流量。此时，他们只对检测完全堵塞感兴趣，但他们确实看到了这种传感器的未来版本可以识别血流更精细波动的迹象。

该传感器是化学工程师Zhenan Bao开发的无线技术，为假肢提供了一种微妙的触感。

“这个有历史，”该工程学院的KK Lee教授和该论文的共同高级作者鲍说。“我们一直对如何在医疗应用中使用这些传感器感兴趣，但需要一段时间才能找到合适的传感器。”

研究人员不得不修改他们现有传感器的材料，使其对脉动血液敏感，但又要足够坚硬以保持其形状。他们还必须将天线移动到一个安全的位置，不受脉动的影响，并重新设计电容器，使其可以放置在动脉周围。

“这是一个非常严格的项目，需要进行多轮实验和重新设计，”该论文的共同主要作者，宝实验室的博士后学者Levent Beker说。“我一直对医疗和植入物应用感兴趣，这可能为许多外科手术开辟了很多监测或远程医疗的机会。”

建立联系

宝实验室的前博士后研究员Clementine Boutry向福克斯实验室的博士后研究员AnaïsLegrand伸出手，并将这些团体与詹姆斯·张的实验室联系起来，将动脉传感器的想法开始形成。约翰逊和约翰逊外科教授。

一旦他们将目光投向可生物降解的血流监测器，该合作就获得了斯坦福大学ChEM-H 的接口种子奖学金2017年博士后，该博士支持博士后研究合作，探索潜在的变革性新思想。

“我们都重视我们的博士后研究人员，但没有预料到这次会议对于长期富有成效的合作伙伴关系的真正价值，”福克斯说。

研究人员现在正在寻找将传感器固定到血管并提高灵敏度的最佳方法。随着这个跨学科领域的兴趣增长，他们也期待着其他想法的到来。

“使用传感器让病人尽早发现问题正在成为精准健康的趋势，”鲍说。“这需要工程师，医学院和数据人员真正合作，他们能解决的问题非常令人兴奋。”