Suturable光纤应变传感器。该传感器包括两个双螺旋结构的导电纤维电极和一个空心电极。信用:李等(自然电子，2021)。植入式电子设备是最有前途的医疗保健技术之一，因为它们可以帮助远程监控与患者健康相关的特定生物过程。虽然研究人员在过去十年左右开发了各种各样的可植入设备，但现有技术有几个限制，可能会妨碍它们在临床环境中的广泛使用。阻碍现有可植入技术大规模实施的第一个因素是这些装置与体内大多数器官/组织之间的结构不匹配，这些器官/组织通常具有复杂的1D或3D结构。其次，迄今为止，将软电子设备可靠地固定在运动或跳动的器官上被证明是极具挑战性的。
韩国大邱庆州科技研究所和苏黎世联邦理工学院的研究人员最近开发了一种新的基于光纤的应变传感设备，可以克服现有可植入电子设备的局限性。发表在《自然电子》杂志上的一篇论文中介绍了这种传感器，它包括一个电容式光纤应变传感器和一个用于无线读出的感应线圈。
“这项工作的主要目标是克服现有植入式电子设备的实际限制，”进行这项研究的研究人员之一李在宏告诉TechXplore。“为了实现这一目标，我们开发了一种由可缝合纤维制成的可植入电子设备(具体来说，是一种无线应变传感器)，它显著改善了现有平面可植入设备的结构不匹配和固定问题。”
李和他的同事创造的应变传感器是由两个导电纤维电极组成的，这两个电极放置在一个中空的双螺旋结构中。当向两根纤维施加拉伸应变时，它们变直，这改变了传感器的特定电特性(即，其电容)。
“我们可以通过无线测量传感器电容的变化来监控施加的应变，”李说。“基于传感器中的空芯，双螺旋导电纤维可以在拉伸应变下快速拉直，实现比现有电容式应变传感器更高的灵敏度。更重要的是，这项工作中的应变传感器可以基于其独特的结构优势将其自身直接缝合到目标组织或器官上，从而提供长时间的稳定固定。”
Lee和他的同事通过运行一系列数学分析和模拟来评估他们的植入式传感器。他们发现这种装置性能非常好。此外，它的性能可以被调节或调整以满足特定应用的需要。
这组研究人员开发的传感器可以帮助克服现有可植入装置的主要实际限制(即结构不匹配和稳定固定)。与过去开发的其他解决方案相反，事实上，这种新设备可以直接缝合到目标组织或器官上。
在未来，李和他的同事最近的这项研究可以为开发更有效和可靠的电子设备来监测人体内特定的生物力学信号提供信息。例如，研究人员的设备可以证明对骨科应用中的个性化康复和检查与运动相关的生物力学有价值。
“据我们所知，这是第一次展示用于生物医学应用的可缝合电子系统，我们相信这将是向可植入电子设备的临床应用迈出的一大步，”李说。“作为下一步，传感系统应该被制成可生物吸收的，以消除在使用后移除植入装置的第二次手术的要求。因此，我们现在正致力于将基于纤维的可植入传感器发展为完全生物可吸收的系统。”
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