Teknologi, der bruger mavesyre til magt
Indholdsfortegnelse:
Forskere i Boston har fået en ny, ny måde at drive indtagelige kapsler på.
Et team på Brigham og Women's Hospital har udviklet en kapsel, der kan drives af et galvanisk cellebatteri, der trækker saften fra mavesyre.
AnnonceAdvertisementHoldet demonstrerede dette ved at have deres batteri med succes et indtageligt termometer. Det tog målinger hver 12. sekund i svinens mave i seks dage.
Eksperter på området siger, at mens der stadig er meget arbejde at gøre, kan forskningen være et vigtigt skridt til at forbedre det langsigtede nytteværdi af indtagelige enheder.
Holdet blev ledet af Phillip Nadeau, Ph.D., studieforfatter og postdoktorale forsker ved Massachusetts Institute of Technology (MIT).
AnnonceDe annoncerede deres resultater i Prolonged Energy Harvesting for Ingestible Devices, der blev offentliggjort i tidsskriftet Nature Research tidligere i måneden.
Læs mere: Regenerativ medicin har en lys fremtid »
AnnonceAdvertisementNyttig … indtil batteriet dør
Indtrækkelige enheder er nyttige værktøjer til læger.
De anvendes i en række applikationer fra simpel vitale tegnmåling til dispensering af medicin, til "pillecams", som giver video feedback som et alternativ til mere invasive diagnosemidler.
Disse enheder, især de mere energiintensive pillecams, er begrænset af mangel på strøm. Mens enklere enheder bruger minimal strøm, har en pillekamera tendens til at dræne sit batteri hurtigt, uden genopladning, mens det er inde i kroppen.
I et forsøg på at udvikle en enhed, der kunne give kontinuerlig strøm på lang sigt, vendte forskergruppen til en gammel science class standby.
"En af de ting, vi begyndte at overveje hos vores samarbejdspartnere i Institut for Elektroteknik ved MIT, så på en galvanisk celle, i grunden en start af citronbatteriet, der ofte udforskes i skolen," Giovanni Traverso, Ph.D., senior medforfatter og instruktør ved Harvard Medical School, fortalte Healthline. "Og det var præcis det, vi gjorde. Vi brugte mavevæsken som elektrolytten, og vi brugte kobber og zink som henholdsvis katoden og anoden til at generere strømmen. ”
"Jeg tror forskerne fremsætter nogle interessante demonstrationer af en elektrolytcelle af zink-kobber type til magt", John Rogers, Ph.D., fysisk kemiker og stol for Rogers Research Group ved University of Illinois, fortalte Healthline."I sammenligning med mere udbredte magnesiumbaserede systemer er appellen af zink, at den kan tilbyde langsigtet drift - flere dage, i modsætning til en eller to. Så jeg synes det er et vigtigt fremskridt. Der er et elektroteknisk team involveret i det arbejde, der samler nogle ret interessante lav-effekt elektronik. De havde nogle temmelig kloge måder at optimere strømforbruget og imødekomme for udsving i strømmen, der kom fra batteriet. ”
Drew Higgins, Ph.D., Banting Postdoc. Ved Stanford University, fortalte Healthline i en email: "Forfatterne tog grundlæggende elektrokemi begreber, som mange af os ville have brugt gennem citron batteri eller penny batteri eksperimenter i skolen. Selvom denne batterikemi måske ikke er praktisk til din mobiltelefon eller laptop, anerkendte forfatterne nogle nøglefunktioner i disse systemer. Primært er de billige, biokompatible og i stand til at producere tilstrækkelig energi til at strømme mikrodevice samlet i deres laboratorium. "
Læs mere: Kan teknologi hjælpe dig med at sove bedre? »
AnnonceEn række færdigheder
Teknologien, som kobler elektrokemi med biomedicinsk teknik, krævede forskere med varierede færdigheder.
"Vi havde en forskelligartet gruppe med ekspertise lige fra elektronikdesign til emballage, kemi og medicin," skrev Nadeau. "At have et så varieret team var et enormt aktiv for dette arbejde. At arbejde på grænsefladen mellem disse forskellige områder har hjulpet os med at finde og prøve noget, der var bredt interessant. "
AnnonceAdvertisement" Der er elektrotekniske udfordringer her, der er materialer udfordringer, og så er der dyremodel udfordringer, "anerkendte Traverso. "Så du har virkelig brug for en bred ekspertise til at komme sammen, samarbejde og udføre. Og det afspejles i manuskriptet, når man ser på forfatterne og hvor de kommer fra. De kommer fra afdelinger inden for elteknik, kemiteknik, fra hospitaler, og jeg tror, at det virkelig kræver en sådan form for samarbejde til at løse nogle af de store udfordringer. "
Higgins siger, at denne tværfaglige tilgang er afgørende - ikke kun i denne forskning, men i andre videnskabelige bestræbelser.
"Som forskere og ingeniører taler vi konsekvent om, at tværfaglige samarbejder understøtter nogle af de mest effektive forskningsresultater," skrev han. "Og denne undersøgelse illustrerer dette perfekt.
AnnonceLæs mere: Hvordan virtuelle virkeligheder er ved at trække sig i medicin »
Store muligheder, store udfordringer
Denne teknologi kan understøtte den måde, at indtagelige enheder opererer i fremtiden.
AnnonceAdvertisementForskningen er dog stadig i sin barndom.
Nadeau siger, at miniaturisering af enheden og anvendelse af mere avanceret kredsløbsdesign er en prioritet.
Han vil også gerne udforske mere avancerede sensorer.
Jeg tror, vi kunne være i mennesker ret hurtigt.Giovanni Traverso, Harvard Medical School"I sidste ende ville det være pænt, hvis fem eller 10 år ned ad vejen, kunne vi drive en langsigtet indtagelig vitale skærm med denne teknologi," sagde Nadeau. "I det væsentlige en pille, der kunne overvåge din vejrtrækning og puls fra indersiden af maven og overføre den trådløst i op til en uge ved hjælp af den høstede energi fra cellen. "
" Du kan bare lade din fantasi løbe vild med ting, du gerne vil måle, fornemme, fange, gemme, prøve eller endda levere terapi. Slags hele rækken, "sagde Rogers. "Men jeg tror, at menuen med muligheder vil blive begrænset af den række funktionalitet, du kan pakke ind i et forholdsvis lille fodspor. Men så vil den overordnede bekymring være, hvordan man styrker det. Jeg tror fremad, der vil sandsynligvis være en masse optimering, du kan gøre. Men det er et godt udgangspunkt for sikker. "Med hensyn til hvor vi kunne være om fem eller ti år tror jeg, at det afhænger af yderligere interesse - og det betyder samarbejde med potentielle sponsorer og yderligere finansiering - Jeg tror vi kunne være i mennesker ret hurtigt", sagde Traverso.
