研究人員創造了一種無線，無電池，可生物降解的血流感測器

斯坦福大學研究人員開發的一種新設備可以使醫生更容易監測血管手術的成功。這種感測器在1月8日發表在Nature Biomedical Engineering上的一篇論文中有詳細介紹，可以監測通過動脈的血液流動情況。它是可生物降解的，無電池和無線的，因此它結構緊湊，不需要拆除，如果有堵塞，它可以警告患者的醫生。

「血流量的測量在許多醫學專業中至關重要，因此無線可生物降解感測器可能會影響多個領域，包括血管，移植，重建和心臟手術，」該手術助理教授兼聯合資深作者Paige Fox說。「當我們試圖照顧整個灣區，中央山谷，加利福尼亞及其他地區的患者時，這項技術將使我們能夠在不需要面對面訪問或測試的情況下擴展我們的護理。」

監測血管手術成功是一項挑戰，因為麻煩的第一個跡象往往來得太晚。到那時，患者經常需要額外的手術，其風險與原始手術類似。這種新的感測器可以讓醫生密切關注遠方的治療血管，為早期乾預創造機會。

流動還是沒有

感測器緊緊包裹在癒合血管周圍，血液脈衝在其內表面上推動。隨著該表面的形狀發生變化，它會改變感測器存儲電荷的能力，醫生可以通過位於皮膚附近但身體外部的設備遠程檢測。該設備通過ping感測器的天線來獲取讀數，類似於ID卡掃描器。將來，該設備可以採用粘貼式貼片的形式，也可以集成到其他技術中，如可穿戴設備或智能手機。

研究人員首先在人工環境中對感測器進行了測試，在這種環境中，他們將空氣泵入動脈大小的管中，模仿脈動的血流。外科醫生Yizitoshi Kaizawa是斯坦福大學的前博士後學者，也是該論文的共同作者，他也將感測器植入大鼠的動脈周圍。即使在如此小的規模下，感測器也成功地向無線讀取器報告了血流量。此時，他們隻對檢測完全堵塞感興趣，但他們確實看到了這種感測器的未來版本可以識別血流更精細波動的跡象。

感測器是化學工程師Zhenan Bao開發的無線技術，為假肢提供精緻的觸感。

「這個有歷史，」該工程學院的KK Lee教授和該論文的共同高級作者鮑說。「我們一直對如何在醫療應用中使用這些感測器感興趣，但需要一段時間才能找到合適的感測器。」

研究人員不得不修改他們現有感測器的材料，使其對脈衝血液敏感，但剛性足以保持其形狀。他們還必須將天線移動到一個安全的位置，不受脈動的影響，並重新設計電容器，使其可以放置在動脈周圍。

「這是一個非常嚴格的項目，需要進行多輪實驗和重新設計，」該論文的共同主要作者，寶實驗室的博士後學者Levent Beker說。「我一直對醫療和植入物應用感興趣，這可能為許多外科手術開闢了大量監測或遠程醫療的機會。」

建立聯繫

寶實驗室的前博士後研究員Clementine Boutry向福克斯實驗室的博士後研究員Ana?sLegrand伸出手，並與James Chang的實驗室聯繫，將動脈感測器的想法開始形成。約翰遜和約翰遜外科教授。

一旦他們將目光投向可生物降解的血流監測器，該合作就獲得了Stanford ChEM-H的介面種子補助金2017年博士後，該博士支持博士後研究合作，探索潛在的變革性新思想。

「我們都重視我們的博士後研究人員，但沒有預料到這次會議對於長期富有成效的合作夥伴關係的真正價值，」福克斯說。

研究人員現在正在尋找將感測器固定到血管並提高靈敏度的最佳方法。隨著這個跨學科領域的興趣增長，他們也期待著其他想法會出現。

「使用感測器讓病人儘早發現問題正在成為精準健康的趨勢，」鮑說。「這需要工程師，醫學院和數據人員真正合作，他們能解決的問題非常令人興奮。」