能夠植入人腦血管的無線感測器可以幫助臨床醫生評估動脈瘤的癒合

一種能夠植入人腦血管的無線感測器可以幫助臨床醫生評估動脈瘤的癒合-如果動脈瘤破裂會導致死亡或重傷。這種可伸縮的感測器不用電池就能工作，它將被包裹在支架或轉向器周圍，以控制受動脈瘤影響的血管內的血液流動。

為了降低成本和加快製造速度，可伸縮感測器的製造使用噴霧劑噴射3D列印，在彈性基板上創建導電銀痕迹。3D添加劑製造技術允許在一步內生產非常小的電子特徵，而不需要在潔凈室使用傳統的多步光刻工藝。該裝置被認為是第一次展示氣霧劑噴氣式3D列印，以生產可植入的、可伸縮的無線監測系統。

喬治亞理工學院喬治·W·伍德拉夫機械工程學院和喬治亞理工大學生物醫學工程系的助理教授Woon-Hong Yeo說：「我們的感測器的優點是，它可以無縫地集成到現有的醫療支架或分流器上，而臨床醫生已經在使用這些支架來治療動脈瘤。」「我們可以用它來測量動脈瘤囊的血流量，以確定動脈瘤的癒合情況，並提醒醫生注意血流是否發生變化。」

使用導管系統，感測器將使用感應耦合的信號，以允許無線檢測仿生腦動脈瘤血流動力學。這項研究發表在8月7日的雜誌上。高級科學.

監測腦動脈瘤的進展，現在需要重複的血管造影成像使用的對比材料，可能有害的副作用。由於成本和潛在的負面影響，成像技術的使用必須受到限制。然而，放置在血管中的感測器可以在不使用成像染料的情況下進行更頻繁的評估。

「對於已經做過手術的病人，我們可以判斷動脈瘤是否像它應該的那樣被封堵，而不用任何成像工具，」Yeo說。「我們將能夠準確地測量血流，以檢測每秒鐘0.05米的變化。」

六層感測器由生物兼容的聚醯亞胺、由銀納米顆粒、介電材料和軟聚合物封裝材料製成的兩層網格圖案製成。感測器將包裹在支架或分流器周圍，直徑必須小於2或3毫米才能進入血管。

該感測器包括線圈，用於接收從位於身體外部的另一個線圈傳輸的電磁能量。流經植入感測器的血液會改變其電容，從而改變通過感測器的信號，將其傳遞到位於身體外的第三個線圈。在實驗室里，Yeo和他的合作者測量了6厘米外的電容變化，這個感測器被植入肉中以模擬大腦組織。

「流量與我們可以測量的電容變化有很好的相關性，」Yeo說。「我們已經使感測器變得非常薄和易變形，這樣它就能對血流中的微小變化作出反應。」

使用噴霧劑噴墨3D列印技術對於製造感測器所需的可伸縮和靈活的電子產品至關重要。這項技術使用噴霧劑粒子形成圖案，允許比傳統噴墨列印更窄的特徵尺寸。

他說：「我們可以控制印刷速度、印刷寬度和噴料量。」「每種材料的參數都可以優化，我們可以使用粘度範圍很廣的材料。」

由於感測器可以在沒有昂貴的潔凈室設備的情況下一步製造，所以可以更低的成本以更大的體積製造。

動脈瘤感測器的下一階段將能夠測量血管內的血壓和流量。「我們將能夠測量壓力對流量變化的貢獻，」Yeo解釋說。「這將使該裝置可用於其他用途，如顱內壓測量。」

Yeo的研究團隊還開發了一種靈活的、可穿戴的健康監視器，能夠提供心電圖和其他信息。他說，監控技術的成功展示了基於納米材料、可伸縮機械和機器學習演算法的智能和連接無線軟電子技術的潛力。

「我們很高興人們現在認識到這項技術的潛力，」Yeo補充說。「有很多機會將這種感測機制整合到可植入體內的超薄膜中。」

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