盘点:2018年移动医疗领域的TOP11创新产品

在过去的一年里,随着移动医疗(mHealth)研究和开发的蓬勃发展,我们看到了许多用于诊断和治疗的创新无线设备。许多研究人员肩负起了开发便携式、小型、方便且易用医疗设备的挑战,这些设备有可能彻底改变床旁(point-of-care)诊断。

 

 

从可检测中风的高科技头盔到可以检测传染病的智能手机APP,以下是医疗器械行业网站Medical Design & Outsourcing盘点的在过去的2018年里最具吸引力的11种创新医疗设备。

 

1、可检测中风的高科技头盔Cerebrotech Visor

 

来自加利福尼亚州的Cerebrotech医疗系统公司开发出了一款称为Cerebrotech Visor的设备来检测中风。该设备利用了一种名为体积阻抗相移光谱学(VIPS)的过程。这款设备被置于患者头部,通过发射穿过大脑左右半球的低能量无线电波发挥作用。当这些无线电波通过大脑中的流体时,它们的频率会改变。Cerebrotech Visor评估这些频率的变化,并比较大脑左右半球的数据。如果它们明显不同,则表示发生了中风,差异越大,中风越严重。

 

南卡罗来纳州医科大学、西奈山大学和田纳西大学健康科学中心研究人员联合开展的一项研究结果显示,紧急医疗人员可以使用该设备评估怀疑患有中风的患者。对于每个患者,取3个读数并取平均值,神经影像之后被用来提供明确的诊断。与神经影像诊断相比较,发现Cerebrotech Visor在确定哪些患者发生了重大中风时的准确率为92%。虽然这个准确率可能并不完美,但它比紧急医疗人员使用“标准体检”获得的准确率要高,据报道后者的准确率仅为40%至89%。

 

研究人员认为,如果现场急救人员能够使用该设备,那么该设备可以在中风后提供更好的预后。Cerebrotech Visor的准确性有助于急救人员决定将患者带往何处进行治疗,因为不一定需要将患者直接送往综合性中风中心。

 

2、可微调治疗神经疾病的神经刺激器

 

来自加州大学伯克利分校的工程师开发了一种神经刺激器,可以同时监听和刺激大脑中的电流,为患有癫痫、帕金森氏症等神经疾病的患者提供微调治疗。

 

这种设备是一种无线的、无伪影神经调节装置(WAND),它就像大脑中的起搏器一样工作,通过监测电活动,同时根据需要提供刺激。该设备是无线和自主的,这意味着它能够识别震颤或癫痫的迹象,并调整刺激,以防止任何不必要的运动。

 

到目前为止,该设备只在猴子身上进行了测试,但已经证明它能够检测神经信号并提供电刺激。

 

3、纹身样血糖监测传感器

 

糖尿病监测可能是一项可怕而乏味的任务,但加州大学圣地亚哥分校的研究人员开发出了一种无针葡萄糖监测纹身传感器,通过皮肤上的汗液来测量胰岛素水平。

 

这种贴片就像是一个临时的纹身,用来测量血糖而不需要刺伤皮肤,它的特点是图案电极直接打印在临时纹身纸上。

 

4、无创偏头痛治疗仪

 

ElectroCore公司在2018年推出了一款无创迷走神经刺激器gammaCore Sapphire,该设备是首款非侵入性迷走神经刺激器,已获美国FDA批准用于急性偏头痛和阵发性丛集性偏头疼的治疗。

 

该设备是便携式的,易于使用,并且能够根据疼痛需要由患者自行操作治疗。与止痛药不同,该设备没有副作用。它是一款小型手持设备,具有易于抓握和光滑的刺激表面,便于放置在迷走神经上,其侧面还有强度按钮,可进行治疗调整,并有更大、更亮的显示屏显示信息。

 

使用者将该设备放置在颈部迷走神经上方,刺激神经纤维并减轻疼痛。该设备可以使用多年,具有充电功能。该设备是由医生开处方,可以治疗多种头痛,每天多达24种刺激。该设备可以使用无源HF RFID技术接收刺激治疗的参数,自动对设备参数进行设置。

 

5、即插即用型诊断设备

 

麻省理工学院的研究人员开发了一套可模块化的区块,可以通过多种配置连接来创建不同的诊断设备。这些设备是即插即用的,并在使用上有所不同,包括血糖检测、丙肝感染和其他疾病检测。

 

这些被称为Ampli的区块,正被用来制造检测癌症、寨卡病毒和其他传染病的设备。研究人员表示,这些区块便宜,4个区块的价格约为6美分,它们不需要冷藏或特殊处理,这意味着它们在发展中国家是非常有用的。

 

麻省理工学院开发的组件有一张纸或玻璃纤维板,压在塑料和金属块和玻璃盖板之间。这些区块每边大约有半英寸长,而且可以沿着每边折断,其中一些区块可能具有供样本流过的通道,其他区块可能有转弯,可以从吸液管中获取样本。

 

Ampli区块可以执行许多生化功能,它们可以含有抗体,可以检测血液和尿液样本中的不同分子。抗体和纳米颗粒相连,如果存在某种分子,纳米颗粒就会变色。研究人员发现,如果他们把诊断测试设计成一个带有模块化组件的工具包,可以将这些组件组合在一起,从而准确地创造出用户需要的东西,那么他们就可以为更多的人带来诊断测试。到目前为止,研究人员已经创造了大约40种不同的区块,世界各地的实验室可以自己组装,就像70年代人们用“电路实验板”制造自己的收音机和电子设备一样。

 

6、用于诊断胃肠道疾病的可摄入细菌芯片

 

麻省理工学院的研究人员开发出了一种可摄入的传感器,这种传感器具有工程化的细菌,能够诊断胃出血,并且有潜力诊断其他胃肠道问题。该系统被称为“bacteria-on-a-chip”,它使用带有活细胞的传感器和超低功耗的电子设备。这些电子设备可将细菌的反应转化为无线信号,然后由智能手机读取。

 

对该系统的研究表明,传感器能对血红素有反应,并且能在猪身上工作。这些传感器也可以对炎症的分子作出反应。到目前为止,研究人员已经在猪身上测试了这种芯片,并证实他们可以看到胃中是否有血液。研究人员希望这种传感器既可以一次性使用,也可以在消化道中停留几天或几周,发送连续的无线信号。

 

7、可监测神经退行性疾病的塑料传感器

 

剑桥大学的研究人员开发出了一种由塑料制成的传感器,可以用来诊断或监测各种健康状况,如手术并发症或神经退行性疾病。该传感器成本低廉,可测量汗液、泪液、唾液或血液中的关键代谢产物(如乳酸或葡萄糖)的总量。当传感器与诊断设备一起使用时,研究人员认为这可能是一种快速、廉价和准确的监测健康状况的方法。研究人员称,到目前为止,该设备的设计比其他传感器更简单,并为细胞水平的健康监测带来了新的潜力。

 

该设备是由与目前正开发用于太阳能电池和柔性电子产品类似的半导体塑料组成,但这些塑料还没有在生物学应用中得到广泛应用。

 

该设备上的传感器是用帝国理工学院开发的一种新合成的聚合物制造。这些聚合物就像一根分子导线,直接接受电化学反应中产生的电子。一旦这种材料接触到液体,如汗、血或眼泪,它就会吸收离子,会开始膨胀并与液体融合。当它与液体融合时,与传统的金属电极传感器相比,具有更高的灵敏度。

 

一旦传感器被用于更复杂的电路,如晶体管,信号就会被放大,即使设备本身很小,也能对代谢物浓度的微小变化作出反应。

 

8、可检测传染病的智能手机APP

 

加州大学圣巴巴拉分校的研究人员开发出了一款智能手机APP,可以远程识别来自患者的细菌。这款新的APP将帮助医生在患者去诊所看病的一个小时内诊断出疾病并处方抗生素。这款APP使用智能手机的摄像头来测量化学反应,并在一小时内确定诊断结果。该测试简单、成本低,可以在世界各地的偏远地区进行。

 

在试验中,该系统已成功地实现了尿路感染的快速诊断,测试过程很简单。通过智能手机收集并分析患者尿液的小样本,所有样本都使用智能手机的摄像头和附带的诊断工具。

 

这项测试可以很快完成,而且费用不到100美元,它使用智能手机、一个热板、LED灯和一个纸板箱制成诊断工具。研究人员认为医疗保健提供者可以在世界任何地方使用该测试来诊断细菌感染。

 

9、微型光谱仪芯片

 

麻省理工学院的研究人员开发了一种新的制作光谱仪的廉价方法,这种方法可以使这些设备批量生产,以满足许多新的用途。研究人员认为,与目前市场上的光谱仪相比,这种在芯片上制造光谱仪的新方法在性能、尺寸、重量和功耗方面具有优势。

 

他们的系统是基于光开关,可以在不同的光路之间翻转光束,这些光路也可以具有不同的长度。电子光学开关不需要使用可移动的镜子,可以使用标准的芯片制造技术轻松制造。

 

研究人员用工业标准的半导体制造服务来制造这种设备。该设备有6个顺序开关,可产生64个光谱通道。它还具有内置的处理能力来控制设备和处理其输出。使用这种制造方法可以扩展到10个开关,提高到1024个通道。该设备是作为一个即插即用单元开发的,可以很容易地与现有的光网络集成。

 

10、可追踪肿瘤运动的体内GPS仪

 

麻省理工学院的计算机科学和人工实验室的研究人员开发了一种无线系统,其作用类似于一种体内GPS,允许医生使用传感器跟踪肿瘤或分配药物。该系统被称为Remix,能够通过低功耗无线信号精确定位体内可摄入植入物的位置。研究人员在动物实验中测试了这个系统,并证明他们能够以厘米级的精度跟踪植入物。研究人员认为,有一天类似的系统可以用来将药物输送到身体的不同区域。

 

为了测试ReMix,研究人员首先在动物组织中植入了一个小标记,并使用一种无线设备来跟踪其运动,并采用一种特殊的算法精确定位标记的准确位置。植入物本身不传输无线信号,相反,它只是反射了一种由身体外部设备发射的信号。

 

这个Remix系统可以用于质子治疗,包括用磁铁控制的质子束暴露肿瘤。这种新方法意味着医生可以开更大剂量的辐射。然而,这种方法需要高精度,这意味着治疗仅限于某些癌症。

 

11、可为体内设备供电的无线系统

 

麻省理工学院的研究人员和布里格姆女子医院的科学家们已经开发出一种无线的、可摄人的系统,它可以为植入人体深处的设备供电和通信。研究人员认为,该系统可以用来输送药物,监测体内状况,或者通过电或光刺激大脑来治疗疾病。

 

植入物由能够安全通过人体组织的射频波供电。这些波能够为1米外组织内10厘米深的设备提供能量。

 

因为这些设备不需要电池,所以可以做得很小。研究人员测试了一个稻谷大小的原型机,但他们希望将来能把这个设备做得更小。