Stretchable drahtloser sensor überwachen könnte Heilung von zerebralen Aneurysmen

Ein drahtloser sensor, der klein genug ist, um implantiert werden, die in den Blutgefäßen des menschlichen Gehirns könnte helfen, Kliniker bewerten die Heilung von Aneurysmen — Ausbuchtungen, die kann zu Tod oder schweren Verletzungen führen, wenn Sie platzen. Die dehnbare sensor, funktioniert ohne Batterien, würde gewickelt werden, um stents oder Ablenker implantiert, um den Blutfluss Kontrolle und Schiffe betroffen, die von den Aneurysmen.

Um Kosten zu reduzieren und beschleunigen die Fertigung, Fabrikation, Herstellung die dehnbare sensoren verwendet aerosol-jet 3D-Druck zu erstellen leitfähige Silber-Leiterbahnen auf Elastomeren Substraten. Die 3D-additive manufacturing-Technik ermöglicht die Herstellung von sehr kleinen elektronischen Funktionen in einem einzigen Schritt, ohne die mit traditionellen multi-Schritt-Lithographie-Prozesse in einem Reinraum. Das Gerät wird geglaubt, um die erste Vorführung des aerosol-jet-3D-Drucktechnik zur Herstellung eines implantierbaren, dehnbar sensing-system für die drahtlose überwachung.

„Die Schönheit unserer sensor ist, dass es nahtlos auf die vorhandenen medizinischen stents oder flow-Ablenker, dass ärzte bereits verwenden, zur Behandlung von Aneurysmen“, sagte Woon-Hong Yeo, assistant professor in der Georgia Tech ‚ s George W. Woodruff School of Mechanical Engineering und der Wallace H. Coulter Department of Biomedical Engineering an der Georgia Tech und Emory University. „Wir könnten es verwenden, um zu Messen, einen eingehenden Blutfluss in das Aneurysma sac, um festzustellen, wie gut das Aneurysma heilt, und zu warnen ärzte, wenn Blut fließen änderungen.“

Mit einem Katheter angebracht-system, der sensor würde die Verwendung der induktiven Kopplung von Signalen zu erlauben, die drahtlose Erkennung von Biomimetischen Hämodynamik von zerebralen Aneurysmen. Die Forschung wurde berichtet, 7. August in der Zeitschrift Advanced Science.

Überwachung der Fortschritte des zerebralen Aneurysmen erfordert nun wiederholt-Angiographie-Bildgebung mittels Kontrast-Materialien können schädliche Nebenwirkungen haben. Aufgrund der Kosten und der möglichen negativen Effekte, die Verwendung der imaging-Technik begrenzt werden müssen. Jedoch, ein sensor platziert, der in ein Blutgefäß ermöglichen könnte, weitere häufige Auswertungen ohne die Verwendung von bildgebenden Farbstoffe.

„Für Patienten, die eine Prozedur getan, wären wir in der Lage zu sagen, wenn das Aneurysma ist occluding wie es sollte, ohne mit einem imaging-tools“, so Yeo sagte. „Wir werden in der Lage sein, genau zu Messen den Blutfluss, um änderungen zu erkennen, die kleiner als 0.05 Meter pro Sekunde.“

Das sechs-layer-sensor ist hergestellt aus biokompatiblen Polyimid, zwei separate Schichten von mesh-Muster hergestellt aus Silber-Nanopartikeln, ein Dielektrikum, weiche polymer-encapsulating material. Der sensor wäre umwickelt, um Stents oder flow-diverter, der muss mit weniger als zwei oder drei Millimeter im Durchmesser und passen in die Blutgefäße.

Der sensor umfasst eine Spule zu Holen elektromagnetische Energie übertragen aus einer anderen Spule befindet sich außerhalb des Körpers. Blut fließt durch die implantierte sensor ändert seine Kapazität, das verändert die Signale, die durch den sensor fließeneden auf Ihrem Weg zu einer Dritten Spule befindet sich außerhalb des Körpers. Im Labor, Yeo und seine Mitarbeiter haben gemessen, Kapazität ändert, sechs Zentimeter entfernt von einem sensor implantiert, Fleisch zu simulieren, Gehirn Gewebe.

„Der Durchfluss korreliert sehr gut mit der kapazitätsänderung, die wir Messen können,“ Yeo sagte. „Wir haben die Fühler sehr Dünn und verformbar, so dass er reagieren kann, um kleine änderungen in der Durchblutung.“

Einsatz des aerosol-jet-3D-Druck-Technik war entscheidend für die Herstellung der dehnbaren und flexiblen Elektronik, die notwendig für den sensor. Die Technik verwendet einen spray von aerosol-Partikeln zu erstellen Muster, wodurch schmaleren strukturbreiten als herkömmliche inkjet-Druck.

„Wir können die Druckgeschwindigkeit Druckbreite, und die Menge des Materials wird gejettet,“ Yeo sagte. „Die Parameter können optimiert werden, für jedes material, und wir können Materialien mit einem breiten viskositätsspektrum.“

Da der sensor kann hergestellt werden in einem einzigen Schritt ohne aufwändige Reinraum, könnte es sein, hergestellt in höheren Volumen bei gleichzeitig geringeren Kosten.

Die nächste phase des Aneurysmas sensor wird in der Lage sein zu Blutdruck Messen in das Gefäß, zusammen mit den Volumenströmen. „Wir werden in der Lage sein zu Messen, wie Druck trägt zur flussänderung,“ Yeo erklärt. „Würde es ermöglichen, dass das Gerät für andere Anwendungen genutzt werden, wie intrakranialen Druck-Messung.“

Yeo ‚ s-research-team entwickelte auch eine flexible und tragbare health monitor in der Lage zu bieten, EKG-und andere Informationen. Er sagt, dass der Erfolg des monitoring-Technik veranschaulicht das Potenzial für smart und connected wireless-soft-Elektronik auf der Basis von Nanomaterialien, dehnbar mechanik und machine-learning-algorithmen.

„Wir sind begeistert, dass die Leute nun erkennen das Potenzial dieser Technologie,“ Yeo hinzu. „Es gibt eine Menge Möglichkeiten, sich zu integrieren-sensing-Mechanismus in ultradünnen Membranen, die implantierbare innerhalb des Körpers.“