個(gè)小到足以植入人腦血管的無(wú)線傳感器可以幫助臨床醫(yī)生評(píng)估動(dòng)脈瘤的愈合情況 - 如果它們爆裂會(huì)導(dǎo)致死亡或嚴(yán)重傷害的凸起?？缮煺沟膫鞲衅髟跊](méi)有電池的情況下操作，將纏繞在植入的支架或分流器周?chē)?，以控制受?dòng)脈瘤影響的血管中的血流。

為了降低成本并加快制造速度，這種可延展傳感器的制造采用了氣溶膠噴射3D打印技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)在彈性襯底上生長(zhǎng)導(dǎo)電銀線。3D增材制造技術(shù)可以在一個(gè)步驟中完成生產(chǎn)非常小的電子功能器件，而無(wú)需在潔凈室中使用傳統(tǒng)多步驟光刻工藝。該器件被認(rèn)為是利用氣溶膠噴射3D打印的首個(gè)用于制造可植入且可延展無(wú)線監(jiān)測(cè)傳感系統(tǒng)的樣例。

佐治亞理工學(xué)院機(jī)械工程系（The George W. Woodruff School of Mechanical Engineering, Georgia Tech）和佐治亞理工學(xué)院與埃默里大學(xué)合辦的生物醫(yī)學(xué)工程系（Wallace H. Coulter Department of Biomedical Engineering at Georgia Tech and Emory University）的助理教授Woon-Hong Yeo認(rèn)為：“我們傳感器的精妙之處在于，它可無(wú)縫集成到臨床醫(yī)生已在使用的現(xiàn)有支架或血流分流器上來(lái)幫助治療動(dòng)脈瘤。我們可以用它來(lái)測(cè)量流入動(dòng)脈瘤囊的血液流量，以確定動(dòng)脈瘤的愈合情況，并在血液流量發(fā)生變化時(shí)提醒醫(yī)生。”

    這項(xiàng)研究使用導(dǎo)管系統(tǒng)植入傳感器，該傳感器將利用信號(hào)的感應(yīng)耦合，實(shí)現(xiàn)對(duì)仿生腦動(dòng)脈瘤血流動(dòng)力學(xué)的無(wú)線探測(cè)。本研究于8月7日發(fā)表在Advanced Science雜志上。論文地址為：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.201901034。

目前，監(jiān)測(cè)腦動(dòng)脈瘤需要使用可能具有有害副作用的造影劑重復(fù)進(jìn)行血管造影成像。由于成本和潛在的負(fù)面影響，必須限制使用成像技術(shù)的次數(shù)。然而，放置在血管中的這種傳感器可在不使用成像染料的情況下進(jìn)行更頻繁地評(píng)估。

“對(duì)于已經(jīng)做過(guò)手術(shù)的病人來(lái)說(shuō)，我們將能在無(wú)需任何成像工具的情況下判斷動(dòng)脈瘤是否堵塞，”Yeo說(shuō)，“我們還可以精確地探測(cè)血液流量，最小可探測(cè)到每秒0.05米的微小變化?！?/span>

該六層結(jié)構(gòu)的傳感器由生物相容性的聚酰亞胺以及銀納米顆粒、電介質(zhì)和柔性聚合物封裝材料形成的兩層獨(dú)立的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)共同制成。傳感器將被纏繞在支架或分流器周?chē)瑸榱似ヅ溲?，其直徑必須小?/span>2或3毫米。

該傳感器包含一個(gè)用于從身體外部的另一個(gè)線圈接收電磁能量的線圈。血流經(jīng)過(guò)植入傳感器會(huì)改變其電容，從而改變經(jīng)過(guò)傳感器傳輸?shù)轿挥谏眢w外部的第三個(gè)線圈的信號(hào)。實(shí)驗(yàn)中，Yeo和同事測(cè)量了植入一塊肉中6厘米深處的傳感器的電容變化，以模擬腦組織。

“實(shí)驗(yàn)表明，血液流量與我們可測(cè)量的電容變化形成了很好的相關(guān)性，”Yeo說(shuō)，“我們將傳感器制造的非常薄且可變形，因此它就可以對(duì)血液流量的微小變化做出反應(yīng)?！?/span>

氣溶膠噴射3D打印技術(shù)的使用，對(duì)于生產(chǎn)傳感器所必需的可延展且靈活的電子器件至關(guān)重要。該技術(shù)使用噴霧顆粒來(lái)創(chuàng)建圖形，因此可以打印比傳統(tǒng)噴墨打印更小的特征尺寸。

Yeo說(shuō)：“我們可以控制打印速度、打印寬度以及噴射的材料量?？蓪?duì)每種材料的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，我們還可以使用粘度范圍更廣的材料?！?/span>

由于該傳感器可在無(wú)需昂貴的潔凈室設(shè)備的情況下一步完成制造，因此能夠以更低的成本完成大批量的器件生產(chǎn)。

動(dòng)脈瘤傳感器下一階段將發(fā)展為可測(cè)量血管內(nèi)的血壓和流速。Yeo解釋說(shuō)：“我們將能夠測(cè)量壓力對(duì)流量變化的影響。這將使該器件可用于如顱內(nèi)壓測(cè)量等其他應(yīng)用。”

Yeo的研究團(tuán)隊(duì)還開(kāi)發(fā)了一種柔性可穿戴健康監(jiān)測(cè)器，能夠提供心電圖（ECG）和其他信息。他說(shuō)，監(jiān)測(cè)技術(shù)的成功證明了基于納米材料、可延展結(jié)構(gòu)以及機(jī)器學(xué)習(xí)算法的智能無(wú)線連接柔性電子技術(shù)的巨大潛力。

    Yeo最后補(bǔ)充道：“我們很高興看到人們目前認(rèn)識(shí)到了這項(xiàng)技術(shù)的潛力，未來(lái)會(huì)有很多機(jī)會(huì)將這種傳感機(jī)制整合到可植入人體的各種超薄薄膜中。”