可吸收的传感器可以帮助医生确定胃肠道的困难

麻省理工学院和加州理工学院的工程师们演示了一个可摄取的传感器的位置可以通过消化道时监控,提前,可以帮助医生更容易诊断胃肠蠕动障碍如便秘、胃食管返流疾病、胃轻瘫。

的微小的传感器作品通过检测磁场由一个电磁线圈坐落在身体之外。场的强度随线圈的距离,因此传感器的位置可以根据其测量磁场的计算。

在新的研究中,研究人员发现,他们可以利用这种技术来跟踪传感器,因为它通过大型动物的消化道。这种装置可以提供一个替代侵入性程序,如内窥镜检查,目前用于诊断运动性疾病。

“世界各地的许多人患有胃肠道蠕动障碍或可怜的能动性,和有能力监测胃肠道蠕动,而不必进入医院重要的是真正了解什么是发生在一个病人,“乔凡尼Traverso说,卡尔·范流苏的麻省理工学院的机械工程助理教授职业发展和布莱根妇女医院胃肠病学家。

Traverso是这项新研究的高级作者,连同Azita Emami,加州理工学院的电气工程和医学工程教授,教授和米哈伊尔·夏皮罗在加州理工学院的化学工程和霍华德•休斯医学研究所的研究员。Saransh沙玛,加州理工学院的研究生,哈利勒拉马迪,前麻省理工学院研究生和博士后现在纽约大学生物工程助理教授,论文的主要作者,发表在今天电子性质。

磁传感器

胃肠道蠕动障碍,影响约3500万美国人,可以发生在任何消化道的一部分,导致失败的食物进入呼吸道。他们通常使用核成像研究或x射线诊断,或插入导管装有压力传感器,胃肠道的收缩感。

麻省理工学院和加州理工学院的研究人员想要想出另一种侵入性较小,可以在病人的家。他们的想法是开发一个胶囊,可以吞下,然后发出一个信号显示在胃肠道,允许医生确定部分束导致经济放缓和更好的决定如何治疗病人的病情。

为达到这一目的,研究人员利用这一事实电磁线圈产生的磁场变得弱,以可预测的方式,如线圈的距离增加。的磁传感器他们开发了,小到可以装进一个可摄取的胶囊,措施周围的磁场,并使用这些信息来计算它的线圈距离以外。

“因为磁场梯度独特的编码空间位置,这些小设备可以在某种程度上,他们在各自的位置,可以感知磁场”Sharma说。“设备措施后,我们可以推算出设备的位置是什么。”

准确地确定设备的位置在身体内部,该系统还包括一个传感器,仍然在体外和作为一个参考点。这种传感器可以贴在皮肤上,通过比较这个传感器的位置体内的位置传感器,研究人员能够准确地计算在可摄取的传感器在胃肠道。

可摄取的传感器还包括一个无线发射器,将磁场测量发送给附近的电脑或智能手机。当前版本的系统设计,测量任何时候它接收无线触发从智能手机,但它也可以被编程来测量以特定的间隔。

“我们的系统可以同时支持多个设备的定位精度的前提下。它也有一个大的视野,为人类与大型动物研究是至关重要的,”Emami说。

当前版本的传感器可以检测磁场的电磁线圈的距离内60厘米或更少。研究人员设想,线圈可以放置在病人的背包或夹克,甚至厕所,允许可摄取的传感器来测量时在线圈的范围。

位置跟踪

研究人员测试了他们的新系统在大型动物模型中,将可吸收的胶囊在胃里,然后监测它的位置,因为它穿过消化道超过几天。

在他们的第一个实验中,研究人员发表了两个磁传感器连接到对方的小棒,所以他们知道它们之间的距离。然后,他们将他们的磁场测量这个已知的距离,发现测量是准确的分辨率大约millimeters-much高于以前开发的magnetic-field-based传感器的分辨率。

接下来,研究人员执行测试使用一个可摄取的传感器和外部传感器连接到皮肤。通过测量每个传感器线圈的距离,研究人员发现,他们可以跟踪摄取传感器,因为它从胃结肠,然后排出。研究人员将他们的策略的准确性与由x射线测量,发现他们在5到10毫米精确。

”使用外部参考传感器有助于解释问题,每次一个动物或人类的线圈旁边,有一个可能性,他们将不会在完全相同的位置在他们前面的时间。没有x射线作为地面实况,很难准确地绘制出这种药在哪里,除非你有一个一致的参考,总是在相同的位置,”拉马迪说。

这种监控可以使医生更容易的确定部分胃肠道导致消化放缓,研究人员说。“能动性特征的能力而不需要辐射,或多个入侵位置的设备,我认为会降低人们被评估的障碍,“Traverso说。

研究者们现在希望与合作者一起开发生产流程系统和进一步描述其性能的动物,希望最终在人类临床试验测试。