这种可食用的智能药可以帮助医生更快地识别胃肠道问题
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随着电子设备的越来越小，它们越来越近。在我们里面。现在，麻省理工学院和加州理工学院的工程师已经展示了一种可观的传感器 - 一种智能药丸 - 可以在人类消化道移动时可以监视其位置，这一进步可以帮助医生更容易诊断出胃肠道疾病，例如便秘，胃食管复合疾病和胃痛。
微小的传感器通过检测由位于人体外部的电磁线圈产生的磁场来起作用。场的强度随距离线圈的距离而变化，因此可以根据其磁场的测量来计算传感器的位置。
在新研究中，研究人员表明，他们可以使用该技术在大型动物的消化道中移动时跟踪传感器。这样的设备可以提供更具侵入性程序（例如内窥镜检查）的替代方法，这些程序目前用于诊断肠运动障碍。
“世界各地的许多人都患有胃肠道不动力或运动不良，并且能够监测胃肠道运动而不必去医院，这对于真正了解患者正在发生的事情很重要。”麻省理工学院机械工程副教授，布里格姆和女子医院的胃科医生和胃科医生。
影响约3500万美国人的胃肠道运动障碍可能发生在消化道的任何部分，从而导致食物未能通过该区域移动。它们通常是使用核成像研究或X射线诊断的，或者通过插入含有压力传感器的导管，这些导管感觉到胃肠道的收缩通常需要去医院。
麻省理工学院和加州理工学院的研究人员想提出一种替代方案，这种替代方案将不那么侵入性，可以在患者的家中进行。他们的想法是开发一个可以吞咽的胶囊，然后发出信号，揭示其在胃肠道中的位置，从而使医生可以确定该区域的哪一部分导致放缓，并更好地确定如何治疗患者的病情。
为了实现这一目标，研究人员利用了一个事实，即随着与线圈的距离的增加，电磁线圈产生的场变得较弱。他们开发的磁性传感器足够小，足以适合可观的胶囊，测量周围的磁场，并使用该信息来计算其与体外线圈的距离。
Sharma说：“由于磁场梯度独特地编码空间位置，因此这些小型设备的设计可以以一种可以在各自位置感知磁场的方式进行设计。”“在设备测量场之后，我们可以对设备的位置进行后计。”
为了准确地指出设备在人体内部的位置，该系统还包括一个保留在人体外部并充当参考点的第二个传感器。可以将该传感器粘贴到皮肤上，并通过将该传感器的位置与传感器在人体内部的位置进行比较，研究人员可以准确计算可植入的传感器在GI区域中的位置。
可观的传感器还包括一个无线发射器，将磁场测量发送到附近的计算机或智能手机。该系统的当前版本旨在在从智能手机中收到无线扳机的任何时间进行测量，但也可以对其进行编程以以特定的间隔进行测量。
Emami说：“我们的系统可以同时支持多个设备的定位，而不会损害准确性。它也有很大的视野，这对于人类和大型动物研究至关重要。”
当前版本的传感器可以从60厘米或更少的距离内检测到电磁线圈的磁场。研究人员设想，线圈可以放在患者的背包或夹克中，甚至可以放在厕所的背面，从而使可摄取的传感器在线圈范围内进行测量。
研究人员在大型动物模型中测试了他们的新系统，将可植入的胶囊放在胃中，然后在几天内通过消化道移动时监测其位置。
在他们的第一个实验中，研究人员通过一个小杆交付了两个相互连接的磁性传感器，因此他们知道它们之间的确切距离。然后，他们将其磁场测量值与已知距离进行了比较，发现测量值准确地分辨率为约2毫米的分辨率 - 比以前开发的基于磁场的传感器的分辨率高得多。
接下来，研究人员使用单个可观传感器以及附着在皮肤上的外部传感器进行了测试。通过测量从每个传感器到线圈的距离，研究人员表明，他们可以在从胃转移到结肠并排泄时跟踪摄入的传感器。研究人员将其策略的准确性与X射线进行的测量进行了比较，发现他们在5至10毫米之内的准确性是准确的。
“使用外部参考传感器有助于解决一个问题，每次动物或人都在线圈旁边时，它们的可能性与以前的时间完全不相同。在没有X射线的情况下，如果没有您的地面真理，则很难确切地绘制该药丸的位置，除非您在同一地点始终在同一地点说，”
研究人员说，这种监视可能会使医生更容易弄清GI区的哪些部分导致消化速度放缓。
特拉弗索说：“在不需要辐射或更具侵入性的设备放置的情况下，表征动力的能力，我认为可以降低对人们进行评估的障碍。”
现在，研究人员希望与合作者合作开发该系统的制造过程，并进一步在动物中表现其性能，希望最终在人类临床试验中对其进行测试。
这项研究由国家科学基金会，罗滕伯格创新计划和遗产医学研究所资助。
