開發這種微小的無線植入物是為瞭填補目前測量體內組織含氧量的方法中的一個漏洞，其中一些方法涉及使用電磁波收集信息，但隻能穿透皮下幾厘米。磁共振成像是另一種測量深層組織含氧量的方法，但需要一定的時間來執行，而且無法提供實時結果。
該團隊的新植入物比瓢蟲還要小，它實際上是建立在早期創造的一種名為 "神經塵埃 "的基礎上，這是一種微小的無線植入物，隻有一粒沙子大小，可以實時跟蹤神經信號和肌肉活動。它通過檢測神經電活動中的電壓峰值，並通過超聲波將其傳遞給外部設備。最近的一個版本被稱為StimDust，能夠實際刺激神經，作為一種潛在的治療慢性疼痛和癲癇的方法。
新的植入物長4.5毫米，寬3毫米，包含一個氧感應薄膜、一個微型LED和一個光學過濾器，它們一起工作，以測量周圍組織的含氧量。這種傳感器通過一個集成電路進行控制，輸出一個根據氧含量變化的電子信號。壓電晶體將這些電子信號轉換成超聲波，然後通過活體組織傳送到外部設備。
“測量身體深處的東西非常困難，”加州大學伯克利分校電子工程和計算機科學教授Michel Maharbiz說。"該設備展示瞭如何使用超聲波技術加上非常聰明的集成電路設計，你可以創建復雜的植入物，深入到組織中，從器官中獲取數據。"
該研究的作者在活羊身上演示瞭該設備，並認為它在兒科護理方面具有潛力，早產兒可以植入它，以確保他們被給予正確的補充氧氣量。其他的可能性包括監測移植器官的健康狀況，甚至改善癌癥治療。
“這種設備的一個潛在應用是監測器官移植，因為在器官移植後的幾個月內，可能會發生血管並發癥，這些並發癥可能會導致移植功能障礙，”研究作者Soner Sonmezoglu說。“它也可以用來測量腫瘤缺氧，這可以幫助醫生指導癌癥放射治療。”
科學傢們希望進一步改進該裝置，既要使其能夠在體內長期存在，又要使其體積更小，這將使植入更簡單。其他的可能性還包括調整傳感器的設計，以追蹤體內的其他生物化學成分。
“隻要改變我們為氧氣傳感器構建的這個平臺，你就可以修改設備來測量，例如，pH值，活性氧物種，葡萄糖或二氧化碳，”Sonmezoglu說。“此外，如果我們能夠修改包裝，使其更小，你可以想象能夠用針頭註射到體內，或者通過腹腔鏡手術，使植入更容易。”
該研究發表在《自然生物技術》雜志上。
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