一种微型贴片可以拍摄皮肤下肌肉和细胞的图像

研究人员制造出一种可以充当微型超声波设备的装置。
Close-up of patient's neck with a wearable ultrasound patch
这款小巧的贴片可以监测皮肤下四厘米深度的组织。加州大学圣迭戈分校雅各布工程学院

加州大学圣迭戈分校的研究人员发明了一种具有粘性、弹性的贴片,能够进行超声波检查——但目前还不能期待看到婴儿的照片。即使没有社交媒体上的素材,这项新的可穿戴技术很快就能为各种医疗监测程序提供一种极其有用的工具。

正如周一发表在《Nature Biomedical Engineering》上的一篇论文所详述的,由纳米工程学教授徐升(Sheng Xu)领导的团队开发了一种微型、可穿戴设备,能够以0.5毫米的空间分辨率测量皮肤下4厘米深度的组织硬度。在一份声明中,该研究的合著者、博士后研究员胡鸿杰(Hongjie Hu)解释说,该团队“将一组超声波元件集成到一个柔软的弹性体基质中,并使用波浪形的蛇形可拉伸电极连接这些元件”,从而创造了一个用于便携式医疗监测的贴合式贴片。

根据该团队的论文,该设备由一个16x16的换能器阵列组成,通过一个七层电极连接。所有这些都被防水且生物相容的硅橡胶保护。由银-环氧树脂复合材料制成的背衬层有助于吸收过度的振动,从而拓宽带宽能力并提高分辨率。

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总而言之,这款贴片能够舒适地贴合并“声学耦合”到患者的皮肤上,以对下方组织进行重复性的三维成像。与传统的超声波技术相比,这款新型贴片可以将监测带出医院环境,并且消除了对医务人员的协助需求。“这使得患者可以随时随地持续监测自己的健康状况,”胡补充道。

该团队最初遇到的一个重大挑战涉及到贴片的实际制造。传统的制造方法通常需要高温粘合工艺,这会对设备的灵敏度造成热损伤。为了解决这个问题,徐的团队用一种在室温下即可粘合的导电环氧树脂取代了贴片中的焊膏,从而避免了与烧伤相关的问题。

该团队的贴片已经在多个医学领域和研究中显示出巨大潜力。潜在用途包括:监测癌细胞的进展(癌细胞在扩散时通常会变硬);评估影响肌腱、韧带和肌肉的运动损伤;以及分析肝脏和心血管疾病治疗的疗效,以及化疗结果。根据加州大学圣迭戈分校的公告,能够持续监测这些健康问题,有助于避免误诊和死亡,同时也通过这种新的、非侵入性的替代传统医院程序的方式降低了成本。

 

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