Membuat Sensor Perubatan yang Diinspirasi Lebih Aman: Manfaat dan Cabaran Sensor Biodegradable

Crash of Systems (feature documentary) (Julai 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Membuat Sensor Perubatan yang Diinspirasi Lebih Aman: Manfaat dan Cabaran Sensor Biodegradable


Sensor yang terpasang adalah penting untuk memantau kesihatan pesakit, tetapi mereka datang dengan masalah menengah mereka sendiri seperti risiko jangkitan dan kerosakan pada tisu. Tetapi bayangkan sensor yang tidak perlu dikeluarkan kerana ia merosakkan dengan sendirinya dari masa ke masa. Temui sensor biodegradable!

Sensor difahami secara mendalam, sambil menambah pelbagai ciri kepada peranti pengguna dan kefungsian kepada subsistem yang semakin ambisius. Sensor suhu dapat memantau suhu CPU, sensor tekanan dapat mengukur tekanan atmosfera untuk pemantauan cuaca, sensor gas dapat mengesan bahan peledak, dan sensor IR dapat mengesan penceroboh.

Satu bidang khususnya yang boleh mendapat manfaat daripada ledakan sensor adalah bidang perubatan di mana bacaan terkini dari pesakit boleh memberikan pandangan berharga kepada doktor. Sebagai contoh, pesakit yang menjalani pembedahan otak mungkin perlu tekanan tengkorak mereka dipantau apabila tekanan membina di otak boleh membawa maut. Sensor luar (seperti monitor denyutan jantung) boleh dilampirkan ke bahagian luar badan manakala sensor dalaman perlu ditanamkan di dalam badan untuk mengambil pengukurannya. Prosedur yang terlibat dalam menanam sensor boleh mewujudkan peluang untuk masalah menengah termasuk jangkitan.

Dalam banyak kes, prosedur tambahan diperlukan sama ada melakukan penyelenggaraan pada peranti yang diimplan atau mengeluarkannya sebaik sahaja tujuannya telah dipenuhi. Ini adalah di mana sensor biodegradable masuk.

A Sensor yang Makanan Selamat

Satu pasukan jurutera dari University of Connecticut, yang diketuai oleh jurutera biomedikal kanan Thanh Duc Nguyen, telah membangunkan sensor yang dapat diterapkan yang merendahkan dalam tisu hidup. Sensor yang direka oleh jurutera adalah sensor tekanan yang menggunakan kesan piezoelektrik untuk menghasilkan voltan apabila pesongan digunakan (di mana pesongan adalah hasil tekanan membina).

Pengesan itu sendiri diperbuat daripada elektrod molibdenum yang terbungkus dalam polimer gred perubatan khusus, poli (L-laktida) (PLLA). Polimer tidak semestinya mempunyai sifat piezoelektrik tetapi seorang pelajar kejuruteraan (Eli Curry) dari makmal Nguyen mendapati bahawa PLLA dapat mencapai sifat piezoelektrik melalui rawatan haba, peregangan, dan pemotongan bahan.

Sensor tekanan telah diuji pada tikus dengan hasil yang positif (setara dengan sensor komersial saat ini untuk penggunaan medis) namun belum digunakan dalam percobaan manusia.

Sensor tekanan biodegradable. Gambar dari Thanh Duc Nguyen melalui Universiti Connecticut.

Walaupun bahan PLLA biodegradable, elektrod molibdenum sensor tidak. Walau bagaimanapun, ini tidak sepatutnya menjadi masalah kerana elektrod telah digunakan dalam implan perubatan seperti storan kardiovaskular dan implan tulang.

Sekiranya sensor sedemikian boleh digunakan untuk penggunaan umum, kesannya ke medan perubatan mungkin besar. Pesakit boleh dipasang dengan sensor semasa operasi yang diperlukan tetapi tidak ada keperluan untuk mengekstrak mereka kerana mereka akan merendahkan diri. Harta yang merendahkan menghentikan jangkitan sekunder dari pembedahan penyingkiran implan dan wayar biodegradable boleh digunakan untuk menyambung sensor ke peranti pengawasan luaran yang tidak memerlukan pensterilan dan keserasian biologi.

Sensor Stres / Strain

Satu lagi pasukan penyelidikan dari Universiti Stanford juga telah mencipta sensor biodegradable untuk pemantauan perubatan tetapi mereka mengukur tekanan dan tekanan. Sensor terdiri daripada lapisan elektrod magnesium yang boleh digunakan untuk mengukur ketegangan dan tekanan. Tidak seperti sensor tekanan dari University of Connecticut, peranti ini boleh dipasang pada tendon dan ligamen dan boleh memberikan data penting bagi mereka yang pulih daripada kecederaan dan trauma sukan.

Sensor ini adalah sebahagian daripada usaha Stanford untuk elektronik yang boleh terbiodegradasi. Kumpulan penyelidikan Profesor Zhenan Bao dari Stanford telah menerokai alam sekitar yang boleh diperbaharui, fleksibel, penyembuhan diri, litar yang boleh pakai dan kulit elektronik selama hampir 15 tahun (dan Profesor Bao sendiri telah melakukan penyelidikan selama hampir 30 tahun).

Tahun lepas, kumpulan Bao mencipta apa yang pasca doktoral rakan Ting Lei digambarkan sebagai sebuah litar yang terbuat dari "contoh pertama polimer semikonduktif yang boleh terurai."

Sensor biodegradable 2017. Gambar ihsan dari makmal Bao melalui Perkhidmatan Berita Stanford.

Sensor tekanan dan tekanan termodegradasi terbaru ini sebenarnya terdiri daripada dua sensor yang ditumpukkan di atas satu sama lain, masing-masing membuat pengukuran. Di mana Universiti Connecticut menggunakan PLLA, kumpulan Stanford menggunakan poli-gliserol sebacate (PGS) dan polip oktamethylene maleate citrate (POMaC).

Anda boleh membaca lebih lanjut mengenai sensor baru ini di Nature Electronics .

Selain Aplikasi Perubatan

Sensor biodegradable boleh menjadi sangat berharga untuk aplikasi perubatan tetapi terdapat banyak bidang lain di mana mereka boleh menjadi kunci, juga. Sekiranya elektronik boleh dibuat secara biodegradable sepenuhnya, maka e-waste dapat dibuat dengan lebih selamat dan mengurangkan jumlah sampah di tempat pembuangan sampah.

Sensor biodegradable juga boleh mencari penggunaan yang signifikan dalam penggunaan pertanian di mana sensor elektronik boleh dipasang secara besar-besaran di ladang dan diganti setiap tahun dengan sensor yang lebih tua merendahkan ke dalam tanah.

Baca Lebih Lanjut

  • Bencana E-Sisa
  • Peningkatan Galakan Sensor Kulit Galvanik (GSR) dalam Wearables
  • Yang terbaru di Tech Perubatan untuk Penjagaan Diabetes: Sensor Glukosa Bukan Invasif