为可以吞咽的传感器提供动力，助力智慧医疗

可摄入传感器的未来可能是硅基电路和可生物降解材料的混合体，电池由营养物质制成并依靠胃液运行。

至少，这是卡内基梅隆大学材料科学和生物医学工程助理教授克里斯托弗贝廷格的愿景。他的团队正在研究可食用电子产品以及为它们供电的方法。可摄入传感器可以提供细菌感染早期迹象的肠道检查，寻找克罗恩病等胃肠道疾病的症状，监测药物的摄入，甚至研究人体内的微生物组。

我认为很多人通过外部射频手波为这些设备供电，但身体是一个非常好的法拉第笼"

一些可摄入的传感器，例如含有摄像头的透明药丸，可以近距离检查胃肠道，已经存在，但它们存在卡住并需要手术移除的风险。研究人员正在研究由明胶和靛蓝等生物相容性材料制成的设备。Bettinger 认为诀窍是用硅制造逻辑电路，利用该技术的复杂性，但将它们封装在，比方说，一种可生物降解的水凝胶中，这种水凝胶可以从狭窄的开口中挤出。其他部件，如天线和电池，将由有机材料和其他生物安全材料制成。

“如果你真的想在临床环境中使用这些，我们认为硅非常好，”贝廷格说，他在最新一期的生物技术趋势中撰写了一篇关于下一代设备的评论文章。

主要问题之一是如何为传感器供电。“我认为很多人通过外部 RF 用手波为这些设备供电，”他说，“但身体是一个非常好的法拉第笼”，这将阻止射频能量到达传感器。他的团队制造了一种电池，其阴极由黑色素(使头发和皮肤着色的色素)制成，阳极由氧化锰制成，锰是一种在神经功能中发挥作用的矿物质。电池采用开放式设计，因此当它撞击胃部时，胃肠液充当电解质并传输电流，就像救生衣掉入海水中时应急灯亮起一样。 在实验室测试中，它可提供长达 20 小时的 5 毫瓦功率。

各种矿物质，如锰、镁和铜被认为是必需的营养素，可用于制造电子产品，其用量低于美国 食品和药物管理局的“每日推荐摄入量”，这应该有助于说服该机构相信它们的安全性，Bettinger说。“我们认为我们可以去 FDA 并说，'这是一种电池化合物，由已经存在于我们体内的物质和水组成，'”他解释道。即使是硅，如果它与身体相互作用，也会变成硅酸，这对健康有一定好处。

至于黑色素，Bettinger 说，“一份鱿鱼墨意大利面中的黑色素已经比我们电池中的黑色素多了。”

食用电子产品的愿景可能并不遥远。位于加利福尼亚州红木海岸的Proteus Digital Health已经制造了一种可吸收传感器，可以将数据发送到贴在皮肤上的贴片上。本月早些时候，他们和日本东京的Otsuka Pharmaceutical向 FDA 提交了药物与智能药丸的首次组合申请。然后希望出售一种 Abilify 药丸，一种治疗精神障碍的药物，其中嵌入了 Proteus 传感器以监测药物摄取。