第11版:科技前沿 PDF版下载

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■本期观察:徐弘源 王路加 任增荣

自驱动心脏起搏器
植入式血压感测器
植入式血糖传感芯

自驱动心脏起搏器——

靠心跳聚能

多年来,使用寿命短于预期一直是心脏起搏器等植入式医疗器件电池供能的“硬伤”。据英国《自然·通讯》杂志发表的一项生物医学工程研究文章显示,一个跨国科学家团队研发了一种无需电池、可收集心跳产生的能量的装置,并以此给心脏起搏器供能。

这种装置为可植入式发电机,能从心脏搏动中收集足够的能量。它具有良好的生物相容性和机械耐久性,另配有一个电源管理单元和一个起搏器。研究团队通过动物试验证实,这个可植入系统不仅能进行心脏起搏,还能纠正窦性心律不齐,防止病情恶化,从而避免可能导致的死亡。

研究人员认为,这一技术在组织工程、神经再生和干细胞分化等领域,也具有广泛的应用前景。

植入式血压感测器——

可无线供电

为了更好地治疗高血压,医生需要对病人血压进行长期监测。现在,科学家发明了一种新的传感器,可以植入股动脉,这样对病人血压的监测就更加容易了。

德国一家研究机构开发出的这种新型的血压感测系统,能像心律调整器那样植入病患的体内。医生可直接将这一血压传感器安置在病人腹股沟下的股动脉中。这个传感器连同封装外壳,直径仅1毫米左右,却可在1秒钟内对血压进行30次测量。它通过一根可以弯曲的微型线缆与同样被植入腹股沟皮肤下面的信号发射单元相连。发射单元先对传感器产生的信号进行模数转换和编码,然后将其发送到病人随身携带的接收器中。最后,接收器再将信息发送到医院的监测电台。这样一来,医生就可在办公室里随时观察分析患者的血压了。

由于研究者使用了特殊的CMOS器件,因而整个系统的能耗非常低,而且不需内置电池,靠感应式电力传输即可无线供电。

植入式血糖传感芯——

用荧光监测

糖尿病是一种多因素复杂疾病,近年来一直呈高发趋势。不久前,国外的一家科技公司发布了一款真正可植入皮下的可持续血糖监控芯,为糖尿病患者带来福音。

他们采用荧光方法进行血糖检测。简单来说,在植入体内的微传感器上,用来与组织间液接触的部分不再是电极探针,而是一种对葡萄糖浓度敏感的荧光高分子聚合物。在葡萄糖浓度较高时,这种荧光聚合物会有较高的量子效率。反之,在血糖浓度较低时,这种材料的量子效率就会降低。由于荧光信号需要被外界光源激发,这种芯片里内置了一枚小型的特定波长LED光源。荧光信号产生后通过芯片内集成的微型光敏元件转化为电信号。在激发光强度大致相同的情况下,传感器接收到的荧光信号强度,与血糖浓度大致呈正比。

当体内植入的芯片读出血糖水平后,它会将这一示数通过蓝牙传给离他仅有几毫米之隔的贴皮式信号中转器,并通过它输出到用户的手机上。如果浓度显示过高或过低,设备会报警。即便设备不在身边,传感器自身也能进行振动提醒。

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