液態(tài)金屬Liquid metal，代表了一類在室溫或接近室溫時(shí)為液態(tài)，且具有高導(dǎo)電性的新材料，可在柔性和可穿戴傳感器中，實(shí)現(xiàn)一系列電子應(yīng)用。尤其是，目前診斷胃腸動(dòng)力障礙的測壓成本高昂，并且受制于復(fù)雜和笨重的儀器。這種測壓評估胃腸gastrointestinal（GI）道的張力和收縮模式，卻又是診斷病癥的必須步驟。

  近日，麻省理工學(xué)院Giovanni Traverso團(tuán)隊(duì)Kewang Nan一作在Nature Biomedical Engineering上發(fā)文，報(bào)道開發(fā)了一種廉價(jià)且易于制造的導(dǎo)管類生物傳感器，該設(shè)備用于捕獲在人類胃腸道動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)的測壓數(shù)據(jù)。這種設(shè)備設(shè)計(jì)類似于Quipu，即安第斯Andean文明用來捕捉和傳輸信息的打結(jié)線，并且是由打結(jié)的壓阻壓力傳感器組成，這些傳感器是通過薄硅膠管注入液態(tài)金屬（共晶鎵銦）制成的。通過探索一系列打結(jié)配置，確定了最佳設(shè)計(jì)方案，其傳感性能與用于胃腸道測壓的商業(yè)設(shè)備相當(dāng)，并在麻醉豬胃腸道多個(gè)解剖部位，驗(yàn)證了胃腸道運(yùn)動(dòng)傳感主要性能。一次性和可定制的壓阻導(dǎo)管，可以擴(kuò)大胃腸道測壓在低資源環(huán)境中的應(yīng)用。

  通過硅膠-液態(tài)金屬壓力傳感器進(jìn)行低成本胃腸測壓，類似于奇普quipu。（小注：奇普quipu，是古代印加人一種結(jié)繩記事的方法，用來計(jì)數(shù)或者記錄歷史。由許多顏色的繩結(jié)編成的。這種結(jié)繩記事方法目前已經(jīng)失傳，復(fù)雜而隱秘）

圖1奇普quipu

圖2：提高傳感器性能的實(shí)驗(yàn)和數(shù)值方法

圖3：多路復(fù)用測量策略。

圖4：奇普quipu用胃腸測壓的體內(nèi)演示。

圖5：根據(jù)臨床可用的壓力傳感器對奇普quipu進(jìn)行基準(zhǔn)測試。

  該項(xiàng)研究，融合液態(tài)金屬的應(yīng)用潛力，實(shí)現(xiàn)了奇普Quipu結(jié)繩仿生，開發(fā)了新型液態(tài)金屬壓力傳感器（Quilt），用于在人類胃腸道的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)所需壓力靈敏度。這種簡單的制造方案，可以使用基本的工作臺工具完成，使設(shè)備成本低于每厘米0.26美元。

  從實(shí)用角度來看，一次性使用超低成本測壓設(shè)備，有望將該技術(shù)擴(kuò)展到資源有限的地區(qū)。即使在資源豐富的地區(qū)或機(jī)構(gòu)中，這種一次性裝置也可以進(jìn)一步最小化交叉污染的風(fēng)險(xiǎn)，并增加預(yù)定病例的處理量，因?yàn)樵诓±g不需要內(nèi)置時(shí)間來進(jìn)行裝置凈化。一次性導(dǎo)管的其他優(yōu)點(diǎn)，包括避免了當(dāng)前昂貴導(dǎo)管的重復(fù)維護(hù)和維修成本，以及當(dāng)多用戶導(dǎo)管需要維修時(shí)，最大限度地減少了臨床護(hù)理中的潛在延遲。

  原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41551-022-00859-5https://doi.org/10.1038/s41551-022-00859-5