多亏了麻省理工学院助理教授Rabia Yazicigil (ECE)和她的同事们的工作，一种可吞咽的传感器可能有一天会取代内窥镜和结肠镜。这种药丸大小的设备将真正揭示克罗恩病和其他肠道疾病患者胃肠道(GI)内的情况。
麻省理工学院的研究人员此前开发了一个1.5英寸的胶囊，其中包含一个计算机芯片、一个无线发射器和基因工程细菌，当它们接触到血液时就会发光。这种胶囊可以检测到胃肠道出血，并向智能手机发送警报，帕特里克·l·肯尼迪报道。在波士顿大学工程学院。
Yazicigil和她在波士顿大学无线集成系统和极限电路(WISE-Circuits)实验室的学生与麻省理工学院合作，通过在芯片上设计一个超灵敏、纳瓦级功率、集成光电探测器和读出系统，将胶囊的尺寸缩小到鹰嘴豆大小。这种革命性的体积缩小使得这种智能药片在通过消化系统时更加安全。
这个概念的证明是在今年春天的电气和电子工程师(IEEE)定制集成电路会议上提出的。
该项目的主要研究人员是Yazicigil和麻省理工学院的研究人员Timothy Lu和Giovanni Traverso。Yazicigil的博士生Qijun Liu在IEEE会议上介绍了这篇论文。
在美国，大约有300万成年人患有炎症性肠病(IBD)，如克罗恩病或溃疡性结肠炎。这些情况会导致严重的腹泻、腹痛、疲劳、体重减轻和营养不良，还会增加患结肠癌的风险。
传统的检查胃肠道的方法是结肠镜检查，但这只是一两年才会发生一次，而且准备工作并不愉快。此外，Yazicigil说:“内窥镜检查是一种基于图像的系统，它不能真正测量分子疾病的生物标志物。”
粪便样本确实可以测量生物标记物，但当它们离开系统时，最重要的生物标记物就会降解。
新设计的可食用传感器是非侵入性的，就像吞下一颗药丸一样简单。此外，他们实时监测肠道。
当细菌感知到它们的目标生物标记物时，传感器会亮起;芯片将这种生物发光转化为电信号;数据会被发送到附近的智能手机或平板电脑上。Yazicigil说:“你可以把这个设备想象成可穿戴设备，但它是在体内使用的。”
研究人员面临的主要挑战是设备的功耗。据波士顿大学工程学院介绍，为了节省电力，他们设计了一种芯片，每10分钟开机一次，持续16秒进行测量，传输数据仅需12毫秒。
“离散时间方法而不是连续时间方法为我们节省了一些电力，”ENG博士生Liu说。
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WISE-Circuits实验室团队与麻省理工学院研发这种胶囊的团队合作，已经完成了精简版胶囊的体外测试，并计划在动物模型上进行体内测试。麻省理工学院的研究科学家米格尔•吉门尼斯(Miguel Jimenez)表示:“体内测试对安全性至关重要，之前使用现成组件和大电池的尝试使设备太大而不安全。”Yazicigil集团的定制、低功耗设计是对这一挑战的优雅解决方案。”
“我认为这是非常强大的，”Yazicigil说。“通过与来自不同背景的人合作，我们可能会对社会做出实际贡献，帮助人们更好地管理自己的状况。”
