可穿戴技术让医疗设备“更小、更软、更智能”

2016-04-18 20:03:53来源: 科技日报
纳米药物贴片
注射式大脑监测系统
柔性植入装置
皮肤传感器
   
    随着技术的进步,电子产品尤其是可穿戴设备越来越小、越来越软。这一趋势也延伸到了医疗设备领域。科学家正在开发新的更小巧、柔软、智能的医疗设备。由于能与人体很好地融为一体,这些柔软又有弹性的设备在被植入或使用后,从外面看起来不会有任何异样。从炫酷的智能纹身到能让瘫痪病人重新站起来的长期植入装置,下面这几种迷人的技术或许很快就能获得应用。

智能纹身

    “当你用过这种类似于创可贴的东西后,你就会发现它像你身体的一部分,你完全没有感觉,但它仍然在工作。”这或许是对智能纹身产品最通俗易懂的一种描述。这种纹身也被称为生物印章,包含柔性电路,能以无线的方式供电,具有足够的弹性,能跟随皮肤一起拉伸变形。这些无线智能纹身能解决目前临床上面临的许多问题,具有很多潜在应用。

    目前科学家们正在关注如何将其用于重症新生儿监护和睡眠实验监测。位于美国马萨诸塞州的MC10公司正在与一个科学家团队合作进行临床试验,预计今年晚些时候就能推出第一款产品。

皮肤传感器

    美国加州大学纳米工程学教授约瑟夫·王研发了一款极具未来气息的传感器,他是圣迭戈可穿戴传感器中心的主管。这种传感器能通过检测汗液、唾液和眼泪的方式,提供有价值的健身和医疗信息

    此前,该团队还开发出一种能持续检测血糖水平的纹身贴,以及一种放置在口腔中就能获得尿酸数据的柔性检测装置。这些数据通常都需要指血或静脉抽血测试才能获得,对糖尿病和痛风患者而言至关重要。该团队表示,他们正在一些国际公司的帮助下,开发和推广这些新兴的传感器技术

纳米药物贴片

    韩国首尔国立大学化学和生物工程学副教授金大贤和他的同事试图用纳米技术打造下一代生物医学系统。他们已经开发出一种能够携带一天药量的纳米药物贴片。

    2014年,金大贤的研究小组提出了包含数据存储、诊断工具以及药物在内的,具有柔性和延展性的柔性电子贴片。这种皮肤贴片能够检测出帕金森氏病独特的抖动模式,并将收集到的数据存储起来备用。当检测到帕金森氏病特有的抖动模式时,其内置的热量和温度传感器能自动释放出定量药物进行治疗。

注射式大脑监测系统

    尽管目前已有监测癫痫和脑损伤患者的植入技术,但这些设备较硬和尖锐,对长期监测来说是一个挑战。美国哈佛大学专注于纳米技术的化学教授查尔斯·利伯,将大脑组织比喻成一碗在不断运动的豆腐。而人们需要的是一种能监测大脑、刺激大脑也能和大脑互动,但没有任何机械应力和载荷的装置。

    利伯的研究小组所开发出的注射式大脑检测系统,如此之小,可以通过注射器直接注射到脑组织中。注射后,纳米电子网会自行打开,可以检测大脑活动,刺激组织,甚至与神经元相互作用。

柔性植入装置

    瑞士洛桑联邦理工学院工程学院的斯蒂芬妮·拉科和格雷·库尔蒂纳在2015年年初宣布,他们已经开发出用于治疗脊髓损伤的植入物。这种名为e-Dura的装置可在包裹一层保护膜后直接植入脊髓下方。在那里,它可以为在康复期间的患者提供电和化学刺激。

    该装置所具备的柔性和生物相容性,能大幅降低炎症和损害组织的可能性,这意味着它可以植入很长的时间。在试验中,研究人员将该设备植入瘫痪小鼠体内,经过数周训练后,小鼠恢复了行走能力。相关结果发表在了《科学》杂志上。

    研究人员称,e-Dura是目前为数不多的几种能够长期植入的柔性刺激装置。这表明可植入式柔性器件能成为一种可供选择的疗法。

    与此同时,复制人类的触觉技术也正在越来越成熟。美国斯坦福大学化学工程教授鲍哲楠还开发出了能感知压力和温度并具有自愈功能的人造皮肤。她的研究小组最新电子皮肤包含有一个传感器阵列,已经能够识别出握手时的力度。

    在这个多学科交叉的研究领域,曾经硬而脆的电子元件都能变得像皮肤一样柔软而又有弹性。或许若干年后,坚硬、不能见水、无法折叠——这些电子产品给人们的印象将不复存在。

关键字:可穿戴技术  医疗设备

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/article_201604186493.html
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