เซ็นเซอร์แบบกลืนได้ช่วยเพิ่มการตรวจสอบสุขภาพของลำไส้

สิ่งสำคัญที่ควรรู้:

• นวัตกรรมเซนเซอร์ที่กินเข้าไปได้: นักวิจัยได้พัฒนาแคปซูลที่กินเข้าไปได้แบบใหม่ ซึ่งมีเซ็นเซอร์วัดแรงกดแบบไร้สายที่มีความยืดหยุ่นและตัดเย็บด้วยไมโครแฟคเตอร์ ซึ่งให้ข้อมูลเชิงลึกโดยละเอียดเกี่ยวกับการเคลื่อนไหวของระบบทางเดินอาหาร ซึ่งเหนือกว่าวิธีการวินิจฉัยแบบดั้งเดิม
• ความสามารถในการวินิจฉัยที่เพิ่มขึ้น: แคปซูลจะวัดทั้งการหดตัวและความดันในช่องท้องภายในทางเดินอาหาร นำเสนอมุมมองที่ครอบคลุมเกี่ยวกับสุขภาพทางเดินอาหาร และช่วยในการวินิจฉัยความผิดปกติของการเคลื่อนไหว
• การตรวจสอบแบบไม่รุกราน: แคปซูลนี้แตกต่างจากขั้นตอนการรุกรานตรงที่สามารถติดตามระบบทางเดินอาหารได้อย่างต่อเนื่องแบบเรียลไทม์ ปรับปรุงความสะดวกสบายและความปลอดภัยของผู้ป่วย ขณะเดียวกันก็ให้ข้อมูลที่แม่นยำเพื่อผลลัพธ์การรักษาพยาบาลที่ดีขึ้น
• คุ้มค่าและปรับขนาดได้: การใช้ประโยชน์ สารกึ่งตัวนำ กระบวนการผลิตเซนเซอร์จะถูกผลิตตามขนาดทำให้ เทคโนโลยี ราคาไม่แพงและเข้าถึงได้เพื่อใช้อย่างแพร่หลายในสถานพยาบาล

การมองภายในร่างกายอาจเป็นเรื่องที่ท้าทายอย่างยิ่ง โดยมีปัจจัยหลายอย่างที่ต้องพิจารณา รวมถึงความเข้ากันได้ทางชีวภาพ น้ำย่อยเข้มข้น และการเคลื่อนไหวอย่างต่อเนื่อง แม้ว่าการสแกน 3 มิติจะสามารถทำได้ แต่ก็แทบจะไม่สามารถให้ภาพอวัยวะภายในแบบเรียลไทม์ได้ และวิธีการที่รุกรานเพื่อสังเกตสุขภาพทางเดินอาหารก็มีผลกระทบมากมาย เมื่อตระหนักถึงความท้าทายที่ต้องเผชิญกับสิ่งนี้ นักวิจัยจึงได้สร้างเซ็นเซอร์ที่กินได้อย่างสมบูรณ์ซึ่งพวกเขากล่าวว่าสามารถให้ข้อมูลที่สำคัญเกี่ยวกับการเคลื่อนไหวของลำไส้ได้ การตรวจภายในเกี่ยวกับระบบย่อยอาหารของมนุษย์ทำให้เกิดความท้าทายอะไรบ้าง นักวิจัยพัฒนาขึ้นอย่างไร และจะเปลี่ยนโฉมการตรวจสุขภาพในอนาคตได้อย่างไร

การตรวจภายในของระบบย่อยอาหารของมนุษย์มีความท้าทายอะไรบ้าง

สำหรับคนส่วนใหญ่ การตรวจจากแพทย์ถือเป็นเรื่องสนุก ไม่ว่าจะเป็นการใช้เข็มเจาะเลือด การใช้ผ้าพันแขนเพื่อวัดความดันโลหิต หรือการติดกล้องไว้ที่จมูกเพื่อดูหลังลำคอ ประสบการณ์ทางการแพทย์ส่วนใหญ่มักไม่เป็นที่พอใจ 

อย่างไรก็ตามในบางครั้งที่แพทย์จำเป็นต้องทำ เห็นอวัยวะภายในของร่างกายมนุษย์ขั้นตอนดังกล่าวไม่เพียงแต่มีความเสี่ยงเท่านั้น แต่ยังทำได้ยากเกินไปอีกด้วย ตัวอย่างเช่น การใช้อัลตราซาวนด์เพื่อดูเนื้อเยื่อจะได้ผลเฉพาะในระดับความลึกสั้นๆ เท่านั้น ในขณะที่การสแกน CT จะใช้รังสีในระดับที่เป็นอันตราย (เมื่อเทียบกับรังสีเอกซ์ทั่วไป) แม้ว่าซีทีสแกนจะสามารถสร้างภาพที่ยอดเยี่ยมได้ แต่ก็ไม่สามารถใช้กับภาพแบบเรียลไทม์ได้ ดังนั้นจึงจำกัดประเภทของข้อมูลที่แพทย์สามารถรับได้  

การผ่าตัดร่างกายเพื่อดูอวัยวะเป็นอีกทางเลือกหนึ่ง แต่เป็นการรุกรานอย่างมากและทำให้ผู้ป่วยเปิดรับความเสี่ยงที่หลากหลาย ขั้นตอนดังกล่าวไม่เพียงแต่ทำให้เกิดการบาดเจ็บอย่างถาวรต่อผิวหนังและเนื้อเยื่อเท่านั้น แต่ยังอาจเสี่ยงต่อการติดเชื้อทุติยภูมิอีกด้วย

อีกทางเลือกหนึ่งคือการ ใช้อุปกรณ์ที่กินได้เช่น เซ็นเซอร์ที่เชื่อมต่อกับแบตเตอรี่ แต่ถึงแม้เซ็นเซอร์เหล่านี้จะมีอยู่มาระยะหนึ่งแล้ว แต่ก็ไม่ได้ปราศจากข้อผิดพลาดแต่อย่างใด ปัญหาหนึ่งที่อุปกรณ์เหล่านี้เผชิญคือต้องมีราคาถูกเพียงพอ เนื่องจากต้องทิ้งหลังใช้งาน 

แต่อุปกรณ์ดังกล่าวก็มี ด้วย จำเป็นต้องพกพาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และพลังงานทั้งหมดซึ่งหากได้รับความเสียหายจะต้องไม่กระตุ้นการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันออกจากร่างกาย นี่เป็นการจำกัดเทคโนโลยีการจัดเก็บข้อมูลที่อุปกรณ์เหล่านี้สามารถใช้ได้ และน่าเสียดายที่เทคโนโลยีที่เข้ากันได้ทางชีวภาพส่วนใหญ่มีความหนาแน่นของพลังงานต่ำมาก  

นักวิจัยพัฒนาเซ็นเซอร์ลำไส้ที่กินได้แบบใหม่

ในด้านเทคโนโลยีทางการแพทย์ การพัฒนาเซ็นเซอร์ที่บริโภคได้ถือเป็นจุดสนใจที่สำคัญสำหรับนักวิจัย เซ็นเซอร์เหล่านี้ให้วิธีการตรวจสอบการทำงานของร่างกายภายในแบบไม่รุกราน โดยให้ข้อมูลเชิงลึกที่มีคุณค่าเกี่ยวกับสภาวะสุขภาพต่างๆ การสร้างล่าสุดของ แคปซูลที่รับประทานได้โดยทีมนักวิจัย จากมหาวิทยาลัยเฮเรียต-วัตต์ และมหาวิทยาลัยเบอร์มิงแฮมโดยความร่วมมือกับเพื่อนร่วมงานจากมหาวิทยาลัยเอดินบะระ ถือเป็นความก้าวหน้าครั้งใหม่ในด้านการตรวจติดตามสุขภาพทางเดินอาหาร

แคปซูลนี้ได้รับการพัฒนาโดยความร่วมมือระหว่าง Heriot-Watt University และ University of Birmingham ซึ่งแสดงถึงความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีทางการแพทย์ ใช้เซ็นเซอร์วัดแรงกดแบบไร้สายที่มีความยืดหยุ่นและมีขนาดเล็ก ซึ่งสามารถเก็บข้อมูลโดยละเอียดเกี่ยวกับการเคลื่อนไหวของระบบทางเดินอาหาร เซ็นเซอร์เหล่านี้จะวัดทั้งการเคลื่อนไหวที่หดตัวและความดันในช่องท้องภายในทางเดินอาหาร นำเสนอมุมมองที่ครอบคลุมเกี่ยวกับสุขภาพทางเดินอาหารที่เหนือกว่าความสามารถของเครื่องมือวินิจฉัยแบบดั้งเดิม

เทคโนโลยีเซ็นเซอร์ขั้นสูงในการตรวจติดตามระบบทางเดินอาหาร

แคปซูลที่รับประทานได้ซึ่งพัฒนาขึ้นใหม่นี้มีเซ็นเซอร์ที่สามารถตรวจจับแรงกดในระบบทางเดินอาหารของผู้ป่วย โดยให้ข้อมูลที่สำคัญเกี่ยวกับการเคลื่อนไหวของลำไส้ แตกต่างจากวิธีการแบบดั้งเดิมที่ต้องอาศัยการส่องกล้องหรือการส่องกล้องด้วยแคปซูลเพื่อการตรวจสอบด้วยสายตา ระบบที่เป็นนวัตกรรมใหม่นี้นอกเหนือไปจากการถ่ายภาพเพื่อวิเคราะห์การหดตัว การคลายตัว และแรงกดที่เกิดขึ้นในลำไส้ ด้วยการตรวจจับบริเวณที่ไม่มีการใช้งานหรือการทำงานผิดปกติ แคปซูลจึงสามารถให้ความเข้าใจที่ครอบคลุมเกี่ยวกับสุขภาพระบบทางเดินอาหารของผู้ป่วย

การออกแบบที่เป็นนวัตกรรมใหม่ของแคปซูลช่วยให้สามารถตรวจสอบระบบทางเดินอาหารได้อย่างต่อเนื่องแบบเรียลไทม์ ซึ่งเป็นการปรับปรุงที่สำคัญเหนือมุมมองที่ไม่ต่อเนื่องหรือภาพรวมที่ได้จากเทคโนโลยีส่องกล้องในปัจจุบัน ความสามารถในการติดตามอย่างต่อเนื่องนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการวินิจฉัยและการจัดการความผิดปกติของการเคลื่อนไหวอย่างแม่นยำ ซึ่งอาจนำไปสู่กลยุทธ์การรักษาที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นและผลลัพธ์ของผู้ป่วยที่ดีขึ้น

แคปซูลที่รับประทานได้นี้มีความยาว 3 ซม. และมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 ซม. ประกอบด้วยเซ็นเซอร์บางๆ มากถึง XNUMX ตัว ซึ่งแต่ละตัวบางพอๆ กับเส้นผมมนุษย์ XNUMX-XNUMX เส้น เซ็นเซอร์ความดันเหล่านี้ได้รับการจัดวางอย่างมีกลยุทธ์เพื่อติดตามการเคลื่อนไหวและกิจกรรมต่างๆ ทั่วทั้งระบบทางเดินอาหาร โดยระบุบริเวณที่มีการทำงานปกติ การเคลื่อนไหวที่ผิดปกติ หรือบริเวณที่ไม่มีการทำงานของลำไส้ ความยืดหยุ่นและความยืดหยุ่นของระบบช่วยให้มั่นใจได้ถึงการทำงานอย่างต่อเนื่อง แม้ในกรณีที่เกิดความเสียหาย โดยให้ความสำคัญกับความปลอดภัยและความสะดวกสบายของผู้ป่วย

รูปที่ 1: ภาพรวมโดยละเอียดและภาพรวมภาพถ่ายของเซ็นเซอร์ LC แบบยืดหยุ่น

เพื่อให้เข้าใจถึงเทคโนโลยีที่ซับซ้อนเบื้องหลังเซ็นเซอร์เหล่านี้ได้ดีขึ้น รูปที่ 1 จะแสดงมุมมองโดยละเอียดของแผนผังและภาพถ่ายที่แสดงการออกแบบและโครงสร้างของเซ็นเซอร์ LC ที่ยืดหยุ่น การแสดงด้วยภาพนี้เน้นย้ำถึงวิศวกรรมที่ซับซ้อนซึ่งช่วยให้สามารถติดตามความดันในทางเดินอาหารได้อย่างแม่นยำ โดยจัดแสดงแนวทางที่เป็นนวัตกรรมในการออกแบบเซ็นเซอร์

 (A) มีภาพแผนผังสามมิติของเซ็นเซอร์ความดันแบบยืดหยุ่นเพื่อแสดงการออกแบบโดยรวม -B) มุมมองแบบขยายของเซ็นเซอร์เผยให้เห็นชั้นตัวเหนี่ยวนำด้านบน ชั้นกลางที่มีโครงสร้างจุลภาคพร้อม frustra และชั้นตัวเหนี่ยวนำด้านล่าง ซึ่งแสดงรายละเอียดชั้นที่ซับซ้อน -C) รูปภาพแสดงเซ็นเซอร์ความดันที่ยืดหยุ่นซึ่งประดิษฐ์ขึ้น โดยเน้นการใช้งานจริง -D) เมื่อมองดูรางเหนี่ยวนำฟิล์มบางเมทัลลิกที่มีรอยย่นให้ละเอียดยิ่งขึ้น จะแสดงให้เห็น โดยเน้นย้ำถึงรายละเอียดงานฝีมือที่เกี่ยวข้อง 

นอกจากนี้ ความสามารถของเซ็นเซอร์ในการทำงานอย่างมีประสิทธิภาพแม้จะมีความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นยังเน้นย้ำถึงความทนทานของการออกแบบ ความยืดหยุ่นนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าแคปซูลสามารถนำทางในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนของระบบทางเดินอาหารได้โดยไม่สูญเสียฟังก์ชันการทำงาน โดยให้ข้อมูลที่เชื่อถือได้ตลอดการเดินทาง คุณลักษณะนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการรับรองว่าอุปกรณ์จะสามารถใช้งานได้อย่างปลอดภัยในสถานพยาบาล ซึ่งช่วยเพิ่มความสามารถในการนำไปใช้และประโยชน์ใช้สอยในการดูแลสุขภาพ

ข้อควรพิจารณาที่สำคัญประการหนึ่งในการพัฒนาแคปซูลที่รับประทานได้นี้คือความสามารถในการจ่ายและความยั่งยืน นักวิจัยได้ใช้ประโยชน์จากกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ เช่นเดียวกับที่ใช้กับไมโครชิป เพื่อผลิตเซ็นเซอร์ในปริมาณมาก แนวทางที่คุ้มต้นทุนนี้ช่วยให้สามารถผลิตเซ็นเซอร์ได้จำนวนมาก ทำให้สามารถเข้าถึงได้เพื่อการใช้งานอย่างแพร่หลายในสถานพยาบาล ทีมงานมุ่งเน้นไปที่ความยั่งยืนและความสามารถในการจ่าย โดยตั้งเป้าเพื่อให้แน่ใจว่าผู้ให้บริการด้านการดูแลสุขภาพ เช่น NHS จะสามารถนำเทคโนโลยีดังกล่าวไปใช้ได้ทันที ซึ่งจะช่วยเพิ่มความสามารถในการดูแลผู้ป่วยและการวินิจฉัยโรค

ผลกระทบในอนาคตและการจำหน่ายเซ็นเซอร์

การพัฒนาแคปซูลที่รับประทานได้ซึ่งมีเซ็นเซอร์ที่สามารถตรวจจับการเคลื่อนไหวของลำไส้ได้ถือเป็นความก้าวหน้าที่สำคัญในการตรวจติดตามสุขภาพทางเดินอาหาร ในขณะที่ทีมวิจัยจาก Heriot-Watt University และ University of Birmingham ร่วมมือกับเพื่อนร่วมงานจาก University of Edinburgh ยังคงปรับปรุงเทคโนโลยีที่เป็นนวัตกรรมนี้อย่างต่อเนื่อง   ผลกระทบในอนาคตและการค้าขาย ของระบบมีแนวโน้มดี.

ทีมวิจัยมุ่งมั่นที่จะพัฒนาเทคโนโลยีให้ก้าวหน้าและนำเทคโนโลยีดังกล่าวออกสู่ตลาด ด้วยสิทธิบัตรที่รอดำเนินการและมีแผนจะจัดตั้งบริษัทแยกส่วน ความยืดหยุ่น ความยืดหยุ่น และไม่รุกรานของแคปซูลที่รับประทานได้ ทำให้แคปซูลนี้เป็นเครื่องมือที่น่าหวังในการตรวจติดตามสุขภาพทางเดินอาหาร แม้ว่าจะต้องมีการทดสอบทางคลินิกเพิ่มเติมก่อนที่ระบบจะสามารถใช้ได้ในวงกว้าง ความพยายามของทีมในการนำเทคโนโลยีไปใช้ในเชิงพาณิชย์แสดงให้เห็นถึงความมุ่งมั่นในการปรับปรุงผลลัพธ์ของผู้ป่วยและแนวทางปฏิบัติด้านการดูแลสุขภาพ

แคปซูลที่รับประทานได้ ระบบที่พัฒนาโดยทีมวิจัยร่วมแสดงถึงก ก้าวสำคัญในการติดตามสุขภาพทางเดินอาหาร- ด้วยการรวมเซ็นเซอร์ขั้นสูง กระบวนการผลิตที่คุ้มต้นทุน และการมุ่งเน้นไปที่ความเป็นอยู่ที่ดีของผู้ป่วย เทคโนโลยีที่เป็นนวัตกรรมนี้มีศักยภาพในการเปลี่ยนแปลงวิธีการตรวจพบและวินิจฉัยโรคและสภาวะของระบบทางเดินอาหาร ขณะที่การวิจัยดำเนินไปและระบบเข้าใกล้การจำหน่ายในเชิงพาณิชย์มากขึ้น ระบบก็สัญญาว่าจะเพิ่มขีดความสามารถในการวินิจฉัยและปรับปรุงการดูแลผู้ป่วยในด้านการตรวจติดตามสุขภาพทางเดินอาหาร