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可吞咽式电子胶囊识别进行肠胃健康监测的原理

作者:深圳铭之光 发布时间:2018-01-18 17:36:02
最近,澳大利亚一个研究小组公布了一种可吞咽式电子胶囊,旨在监测人类消化系统内的气体水平。与接收器和移动app相结合,胶囊从胃移动到结肠,在此过程中发回跟气体相关的数据。此前,研究人员在猪身上测试了一个类似的胶囊,此次将项目研究扩大到了人类身上。
 


可吞咽式电子药丸,资料图
 
这种药丸的长度为26毫米,外径为9.8毫米,和市面上很多胶囊一样大。它被一个聚合物外壳所包装起来以控制温度,内部集成了包含二氧化碳,氢气和氧气传感器,并且有一个氧化银电池和传输系统。在其中一端,胶囊是能透气的,以便迅速扩散肠道中的气体。
 
在《自然电子学》杂志上,皇家墨尔本理工大学(RMIT)的Kourosh Kalantar-Zadeh和莫纳什大学的Peter Gibson描述了他们想了解人类肠道的复杂工作方式的愿望,包括肠道每部分的特定条件、微生物的作用,甚至是某些食物对肠道的影响。
 
Kalantar-Zadeh说,他们发现胃释放出氧化的化学物质,来分解和拍打那些停留在胃里的外来化合物,而以前,人们是不知道肠道对异物是什么反应的。
 
在服用药丸之前,这些研究一直有困难,因为需要侵入性操作。研究人员在期刊文章中指出,他们正在建立一家商业公司,可以开发和测试胶囊以外的试点项目。
 


可吞咽式电子胶囊内部结构,资料图
 
在试验中,该胶囊在6名健康的志愿者身上进行了测试,并通过超声波监测。
 
药丸穿过身体用了20个小时,其中在胃里呆了4.5个小时,在小肠里花了2.5个小时,最后通过结肠13个小时,全程都在测量体内的气体。研究人员可以通过观察二氧化碳、氢气和氧气数量的上升和下降,来识别肠道的过程,并将其与我们目前对肠道细菌的了解进行比较。
 
研究团队让一名志愿者吞服两次药丸。一次是吃高纤维饮食(每天50克)两天,另一次是两天吃低纤维饮食(每天15克)。在吃高纤维时,药丸在他体内待了23小时,但他经历了腹痛。该药丸实验显示,肠道不健康时,氧和粪便细菌值会升高。
 
在低纤维饮食情况下,药丸需要三天多的时间才能重见天日重现,会在胃里待13个小时,在小肠里待5.5小时,在结肠里待54小时,最终要求志愿者服用高剂量的纤维才能排出。在服用高纤维之前,H2的数量值急剧下降,12小时后再次上升。
 
其余的志愿者要么以高纤维饮食(没有上述志愿者高)或低纤维饮食。结果是相似的。
 
研究人员认为,这项技术会帮助人们对肠道和肠道健康有更全面的了解,最终实现更好的医疗。虽然吞下一个充满传感器的药丸可能会让一些病人感到不舒服,但它无疑是一种风险较小的替代方法,而且可能很快就会成为医学评估的常规部分。
 
布里格姆的胃肠病学家、生物医学工程师Giovanni Traverso指出,尽管数据还是局限于一个很小的范围,但令人鼓舞的是,智能的、可吞食的胶囊可以为肠胃蠕动提供新的见解。这确实扩大了可吞食传感器的应用领域。