智能缝线随时侦测手术伤口愈合情况

美国塔夫斯大学(Tufts University)的研究人员设计出一款工具套件，可用于为线微流体、传感器以及侦测体内组织的电子组件进行实验。这种智能的“缝线”就像外科医生熟悉的手术缝线一样柔软且具有弹性，能够在手术时缝合用于病人的皮肤或器官上，为其掌握伤口的愈合情况。

Tufts University助理教授Sameer R. Sonkusale与该校NanoLab首席研究员采用不同的材料进行缝线实验，他们在这种缝在线涂上导电材料，例如碳纳米管(CNT)，并注入各种不同的化学试剂。

研究人员们缝合特定的缝线组合并将其连接至读取电子设备，接着就能用于监测电子信号，无论是信号传输应力、温度或甚至是侦测人体内的皮下化学标记，以诊断病人的情况。在某些情况下，他们还利用缝线的渗透特性，设计出3D的多试剂微流体电路。

这项研究已发表于《微系统与纳米工程》(Microsystems & Nanoengineering)期刊，研究人员在这篇名为“为医疗诊断嵌入3D组织的线微流体、传感器与电子组件设计套件”(A toolkit of thread-based microfluidics, sensors, and electronics for 3D tissue embedding for medical diagnostics)的论文中描述，基于这种缝线的诊断设备(TDD)平台，结合了连接至软性表面读取电路的纳米材料注入导电缝线，可用于信号调节与无线传输。

研究人员们从涂覆纳米管和硅(监测缝线的电阻)的弹性橡胶纤维中，制造出应变传感器，他们认为应该可以用于监测由于人工植入导致的伤口愈合或肌腱拉伤情况。

使用不同的涂层和缝线，就可以像匹配电路一样缝合感测电路。在一次的实验中，研究人员侦测到涂覆碳纳米管和聚苯胺纳米纤维的棉线，以及另一条涂覆银和氯化银的棉线之间存在电流。而在人体内部，这种电流提供了介质酸性的内部测量方式，可作为最近伤口缝合是否感染的指标。

研究人员设计的工具套件包括以智能缝线为基础的化学和物理传感器、微流体通道以及实现TDD的互连接口。 （来源：Tufts University纳米实验室）

研究人员还设计了一款采用电流滴定法的葡萄糖传感器，由碳/功能性CNT缝线(工作电极)、碳缝线(辅助电极)以及作为参考电极的银/氯化银线共同组成。研究人员在工作电极中注入了葡萄糖氧化酶，使其与血液中的葡萄糖反应产生电信号。交流电压脉冲为0.5与0V，可用于读取输出电流，以反应出不同的葡萄糖浓度。

pH值的测量则是另一个研究人员采用缝线成功进行的实验。当然，相关研究还将继续进行，这种智能缝线还可用于侦测无限多种不同的化学物质，测量蛋白质、DNA以及其他直接植入组织中的生物标记。此外，还可以发展出复杂的多试剂微流体电路，将智能缝线分成不同的信道，在不同区域进行侦测。

接下来，研究人员打算在这种智能缝在线整合其他的电子组件，包括电容、二极管与晶体管等，从而打造出高度灵活且自足的植入式诊断平台。

编译：Susan Hong

本文授权编译自EE Times，版权所有，谢绝转载

关注最前沿的电子设计资讯，请关注“电子工程专辑微信公众号”。