Sensor Tanpa Bateri dan Tanpa Wayar Teruji pada Babi
Stent yang digunakan untuk merawat penyumbatan dalam tubuh manusia kadang-kadang boleh tersumbat sendiri. Namun, sensor baru yang dibangunkan di Universiti Michigan untuk stent saluran hempedu mungkin dapat membantu doktor mengesan dan merawat penyumbatan stent lebih awal, memberikan manfaat kepada pesakit.
Penyumbatan saluran hempedu boleh menyebabkan masalah seperti jaundis, kerosakan hati, dan jangkitan berbahaya. Penyakit seperti kanser pankreas dan hati sering menyebabkan saluran hempedu menyempit, yang memerlukan stent untuk mengekalkan aliran. Malangnya, masalah boleh timbul apabila sisa bakteria atau batu empedu menyumbat stent, yang memerlukan rawatan segera.
Biasanya, doktor memantau penyumbatan stent biliari melalui ujian darah, jadi jika terdapat masalah serius, tubuh barulah memberi tahu. Dengan adanya sensor dalam stent ini, doktor boleh menangkap petanda awal seperti pengumpulan sisa bakteria sebelum pesakit jatuh sakit. “Sensor stent baru ini memberikan peluang untuk mengesan kemungkinan penyumbatan tanpa perlu menunggu gejala klinikal, ujian darah, atau pengimejan, yang semuanya boleh melewatkan tindakan,” kata Richard Kwon, seorang profesor perubatan dan gastroenterologi di U-M.
Sensor ini berukuran 8 milimeter panjang—kurang daripada separuh diameter syiling—dan hanya 1 milimeter lebar, dibungkus dalam struktur plastik cetakan 3D yang terikat pada stent plastik. Ketika menjalani pemeriksaan, pesakit akan memakai detektor seperti sabuk yang memancarkan medan magnet yang beralun. Sensor ini akan bergetar dan sebarang berat yang menimpanya akan ditunjukkan dengan frekuensi resonan yang lebih rendah.
“Mengumpul isyarat dari haiwan hidup adalah kemajuan besar bagi teknologi sensor magnetoelastik tanpa bateri yang nipis, membuka ruang untuk aplikasi baru,” ujar Ramprasad Nambisan, penulis utama kajian ini.
Salah satu cabaran besar adalah untuk mengesan frekuensi resonan yang dimaksudkan, walaupun melalui hampir 7 inci tisu abdomen yang kaya dengan cairan. Dengan reka bentuk perkakasan yang teliti dan pemprosesan isyarat digital, pasukan ini mendaftarkan nisbah isyarat-kepada-hala sebanyak satu juta berbanding satu selama pengujian.
“Nisbah yang tinggi ini menunjukkan bahawa di masa depan, jarak pembacaan dapat diperbesar, sesuai dengan keperluan anatomi manusia,” kata Yogesh Gianchandani, profesor di U-M.
Ke depan, para penyelidik ingin membangunkan versi sensor yang berfungsi dengan stent logam. Dalam jangka panjang, mereka merancang untuk meminimalkan saiz sensor ini lebih jauh, membolehkan beberapa sensor disebarkan sepanjang stent dengan frekuensi resonan yang berbeza. Ini akan membolehkan deteksi pengumpulan sisa secara lebih lokal. Mereka juga bercadang membangunkan elektronik yang lebih murah untuk detektor sabuk, membuka jalan untuk ujian klinikal manusia.
Sensors magnetoelastik ini berpotensi untuk digunakan di tempat lain seperti stent vaskular perifer, stent koroner jangka panjang, dan stent ureter.
Penyelidikan ini melibatkan penulis bersama dari Michigan Medicine dan dibiayai sebahagiannya oleh National Institutes of Health. Penghasilan alat ini juga memanfaatkan kemudahan di Pusat Nanofabrikasi Lurie dan dipelajari di Pusat Karakterisasi Bahan Michigan.
Pasukan ini telah memohon perlindungan paten dengan bantuan U-M Innovation Partnerships dan kini mencari rakan untuk membawa teknologi ini ke pasaran.