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美国MIT的工程师们研发出利用胃酸供电的可摄入式微型传感器

2017-02-08 153浏览 标签: 美国微型传感器

2017年2月6日,美国麻省理工学院(MIT)介绍了其与来自布莱根妇女医院(Brigham and Women’s Hospital,BWH)的工程师们共同开发出的一种可利用胃酸供电的小型伏打电池系统。该系统可以产生足够的电力以供应在胃肠道中长时间驻留的微型传感器或药物递送装置。研究人员认为这种新的电源相比目前用于此类设备的传统电池更安全、成本更低,可以做为有竞争力的替代方案。该研究的相关成果发表在了Nature杂志的子刊Nature Biomedical Engineering(《自然-生物医学工程》)上。

适用于胃肠道的新型药物输送和传感系统的发展基础是如何为这些微型系统提供长期的供电。通常,这些装置由小电池供电,但是常规电池会随着时间推移自放电,并且带来潜在安全风险。为了克服这些缺点,研究人员从柠檬电池获得灵感,将锌和铜电极附着到可摄入传感器的表面,使之通过与胃酸的接触产生电能,该设计产生的电力足够同时为商用温度传感器和900兆赫的发射器供电。在猪的体内测试中,装置在胃部可产生足够的能量为传感器供电,并将数据无线传输到位于2米远处的基站,每12秒发送一次信号;而在酸性较小的小肠中,装置产生的能量仅为在胃中的百分之一,但仍然可以支持不频繁的信号传输,保证了设备的长期有效性。

该研究团队还在对相关设备进行微型化研究,使之体积更小,缩减为原来的三分之一。一旦研究人员成功将设备微型化,他们预计添加其他类型的传感器,并开发它的应用程序,使之完成更复杂的任务,比如生命体征的长期监测。这样的装置也可以用于药物递送。在这项研究中,研究人员证明,他们可以使用伏打电池产生的电力释放由金膜包封的药物。

该研究由美国德州仪器公司(Texas Instruments)、美国半导体研究公司(Semiconductor Research Corporation)、香港创新科技委员会、美国国家卫生研究院,以及德国马克斯普朗克研究奖金资助。


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