斯坦福大學(Stanford University)研究團隊研發出生物可分解的血流傳感器,可以趁血管手術時包裹住動脈,以監控術后的血流情況,讓醫生知道血管有沒有堵塞,以免爆發嚴重的并發癥。由于這款傳感器是生物可分解的,久而久之會自動分解消失,不用特地動手術移除。
此前要確認血管手術的成敗一直很困難,有時候發現問題的時候為時已晚,以致病患還要接受第二次血管手術。但如果醫生可以妥善監控血管術后的血流情況,就可以提早發現問題,以免問題惡化。
該植入式設備采用電容條的形式,一端纏繞血管,另一端固定在天線上。由于血管搏動會扭曲傳感器的內部表面,影響它儲存電荷的能力,因此可以透過傳感器來監測。研究團隊目前為止只在老鼠身上測試過,包裹在老鼠的動脈后,確實可以提供血流的數據。
該設備基于觸敏機器人皮膚的技術,并且在血管愈合后無害地生物降解。研究成員Paige Fox看好這項技術,認為血流測量對于許多醫療領域至關重要,包括血管移植、重建手術和心臟手術等。
未來研究團隊還要調整傳感器的材質,以提升敏感度和耐用性。
在NatureBiomedicalEngineering上一篇題為“用于血流無線監測的可生物降解和柔性動脈脈沖傳感器”的論文中描述了一種薄柔性裝置設計,該裝置用于在涉及血管縫合的復雜重建手術后監測局部血流,例如心血管,血管和移植手術。
到目前為止,市場上存在的傳感器需要仔細固定并且在使用后需要摘除,這將帶來額外的手術風險。該論文描述了一種薄而靈活的壓力傳感器,完全由可生物降解的材料制成,可以纏繞直徑小至1mm的動脈。
動脈搏動影響血管直徑,其可通過纏繞在動脈的可生物降解的電容脈沖傳感器測量。電容的變化導致LCR電路的基頻的偏移,這可以被換算為血流量。
整個裝置由一個分別在接觸和非接觸模式下敏感的分層邊緣場電容傳感器組成,該電容器連接到雙層線圈結構,用于與外部讀取器線圈的射頻耦合進行數據傳輸。
傳感器的特寫圖,用于無線數據傳輸的雙層線圈結構的原理圖和纏繞在動脈周圍的袖帶型脈沖傳感器。
這里通過脈沖檢測間接測量血流,因為動脈血管直徑脈動的變化,可以通過電容傳感器測量。電容的變化導致LCR電路中的諧振頻率的偏移,通過電感耦合穿過皮膚進行無線監控,從而實現無電池操作。
為了確保低成本和所有器件的再吸收,薄傳感器通過簡單的層壓和封裝工藝制造,使用生物兼容和生物降解材料的微米層,如鎂(Mg)用于電氣互連,聚(甘油)癸二酸酯用于介電層,聚(八亞甲基馬來酸酯(酸酐)檸檬酸酯)和聚羥基丁酸酯/多羥基戊酸酯用于包裝層,和用于雙層線圈的聚(乳酸)間隔物。
根據論文描述,該傳感器的響應時間在毫秒范圍內,且具有較高的循環耐久性,該裝置適用于手術完成后幾個月內的實時血流量監控。該傳感器的功效在體外用定制的人造動脈模型得到驗證,然后在大鼠體內得到驗證。
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