产品设计

我国研发成功超高分辨率头颈部PET成像装置

拥有世界领先技术的人体头颈部专用PET(正电子发射断层扫描诊断装置)由上海生物医学工程研究中心研制成功,11月1日在上海2011中国国际工业博览会上首次亮相。这使我国成为全球少数几个能够独立研制和生产PET的国家之一。

  据介绍,PET作为国际最先进的高端医学影像诊断设备,涉及物理、软件、电子、机械、医学、分子影像学等诸多领域,由数万个零件组成,全球只有几家跨国公司能够独立研制和生产,并垄断全球市场,我国则全部依靠进口,患者“上机”一次通常要花费近万元。另外,人体脑部、五官、口腔颌面及颈部的神经系统或肿瘤疾病的临床需求日益增多,对PET成像技术和诊断图像分辨要求更高,国际上这类临床专用的PET商业产品一直处于空白。

  记者在现场看到,与X线、CT、核磁共振等传统的影像技术不同,模拟的“病人”舒适地躺在床位上不需做任何移动,仅由19200个小的探测器晶体组装成的“探测环”移动扫描,就可完成具有超高分辨率的头颈部PET成像。同时,该PET图像可灵活地与病人现有的CT等图像进行自动配准,不仅对各种身体病变的早期诊断更胜一筹,而且能够充分利用现有医疗资源,大大降低相关的治疗费用。

智能手机变医疗诊断工具

美国一个科研小组日前就研发了一个具有医疗诊断功能的手机应用程序。这项成果的发明者来自美国伍斯特理工学院,而领导这支科研组的正是该学院的信号处理专家纪全(Ki Chon)。研究人员先把这个神奇程序装在不同品牌和型号的智能手机上,随后让一名测试者将一根手指压在摩托罗拉手机的摄像头上,手机随即捕捉并传递出测试者的心率、心律、呼吸频率、血氧饱和度等生命体征信息,而且信息的精准度与临床应用医疗仪器监测到的结果相差无几。
 

     装有该程序的苹果手机还进行了一项有趣的展示,即通过测试呼吸告诉被测者现在是否需要补充一下能量。此外,只需在该手机摄像头上安装一个“球型透镜”,它就具备了和医疗显微镜差不多的功能,这个微小的球体能把图像放大数倍,测试者甚至可以清楚地看到自己的血细胞。

  研究人员希望在此项发明的帮助下,病人可以随时检测自己的健康状况,医生在外出看病时可以减轻行囊,不必再携带那些笨重的医疗仪器。

  目前纪全和他的同事们正在研发该技术可用于苹果等平板电脑上的版本。“想象一下,在私立疗养院里,一名技术人员只需走进病房,把病人的手指放在一个平板电脑的摄像头上,就可以了解病人所有的生命体征信息,”纪全在接受媒体采访时说。

美国开发出磁力驱动胸腔引流管


     正常人的胸腔内均有3~15毫升的胸腔液,以便在呼吸等胸腔运动时起到润滑作用,多余的少量胸腔液会经淋巴系统排走,不会对人体造成危害。但是,晚期肺癌、肺栓塞、膈下炎症、肝脓肿、急性胰腺炎等病症,均可导致胸腔积液大量产生并使病人呼吸困难,严重的甚至危及生命。现在各家医院都会配备胸腔积液引流器。传统的胸腔积液引流器一般由动力部分(抽真空机)和引流管等组成,不仅体积庞大,而且操作很不方便,引流管在插入患者胸腔时会对患者造成极大痛苦。


   不久前,美国一家专门从事神经外科手术器械产品研发的公司开发出了一种新型“内清式”引流管“PleuraFlow”。据研究人员介绍,该新型引流管由胸腔内置管、(胸腔积液)无菌承接罐、一根附有内置导线的胸腔导管(其末端有一个紧贴管壁的圆环)等零部件所组成。该产品的专利技术部分设计颇为新颖——其胸腔导管与胸腔积液引流装置连接在一起,导管接头内侧与外侧各有一块磁铁,导管内的金属导线可在磁铁作用下进行往复运动,以便清除掉导管内的积液沉淀物,从而避免了传统胸腔积液引流管常见的阻塞现象,使胸腔积液引流顺利完成。该引流管已获得2011年美国最佳医疗器械新发明奖。

美研发出植入式氧气发生器

据美国每日科学网近日报道,美国研究人员开发出一种能够植入肿瘤的微型氧气发生器。该装置能够在病灶区域释放出氧气,改变肿瘤微环境的乏氧状况,解决放化疗在某些肿瘤的治疗中效果不佳的问题。相关论文发表在美国电气和电子工程师协会(IEEE)的《生物医学工程》杂志上。
    据参与该研究的美国普渡大学计算机工程和生物医学工程教授巴巴克·扎伊介绍,该技术主要用于对实体瘤的治疗。这类肿瘤中氧气含量偏低,一般都呈现乏氧状态,而这并不是一件好事,因为放射疗法和不少杀灭癌细胞的药物只有在有氧气参与的情况下才能起效。
    肿瘤微环境乏氧不仅会使肿瘤自身更具侵袭性,还容易促使其进一步发生转移。此外,乏氧状况会降低肿瘤对放射疗法的敏感性,使缺氧区域的癌细胞很难被杀死。例如,胰腺癌和宫颈癌就属于这种情况,其肿瘤微环境是出了名的缺氧。如果能在病灶区域生成氧气,就能让放疗和化疗重新奏效。
    这种新型“植入式微型氧气发生器”正是为了这个目的而研制的。该装置长度不到一厘米,能够通过皮下穿刺的方式直接植入肿瘤。而后在超声波信号的作用下,用微小电压将水电解为氢气和氧气。研究人员称,这种疗法在应用上比较简单,只需将氧气发生器植入肿瘤,而后将其暴露在超声波作用范围内即可。

药丸式微型检查仪

早在五六年前,一些厂商就研制出了“透明胶囊型内窥镜”。这种内镜被吞服进体内后,可在消化道内拍摄数千张照片,并将图像资料发送至电脑,从而可使医生及时了解患者胃部和结直肠的病变情况。但是,它的价格不菲,每只要几百美元,且只能使用一次。除非病情严重,否则即使发达国家的医院也不会轻易给患者使用这种器械,而是通常沿用价格低廉、可重复使用的普通胃镜、肠镜等检查仪器,以便节省医疗费用。
 
  受胶囊型内窥镜的启发,瑞士一家医疗器械公司不久前研制出一种价格低廉、可为大众所接受的药丸式微型生命体征检查仪。在检查过程中,患者先将其吞服进体内,“药丸”外层包裹的水溶性物质很快被消化液溶解掉,内部采用硅和不锈钢零件制成的微型芯片进而暴露出来,随即开始对患者的心率、体温、胃肠道蠕动情况以及其他生命体征情况进行检测,并将数据一一发送至电脑,使医生及时了解患者病情。
 
  据介绍,这种药丸式检查仪的成本不到10美元,故绝大多数患者都能接受。并且,芯片最终随食物残渣一起被排出体外,因而不对人体造成伤害。
 

 

医用警报服务器——独居老人的救星

目前,美国有3000多万老年人。按照美国家庭的传统习惯,孩子长大或工作后,一般都会独自在外居住。因此,美国有很多独居老人。然而,美国卫生管理部门的最新统计资料显示,美国每年约有1350万65岁以上的老年人会发生跌倒事件,严重的会致伤并住院。如果患有冠心病或其他严重疾病的独居老人不小心在家里或僻静场所跌倒,进而由此引发突发性症状,且无人发现,则很可能丧失入院抢救治疗的时机。
 
  针对这种情况,不久前,荷兰一家医疗器械公司开发了一种可帮助独居老人在发生危急情况时立即发出求救信号的新型报警器械——医用警报服务器(Medical Alert Service)。
 
  据介绍,这种医用警报服务器由一只可悬挂在老人胸口处的U盘大小的白色数字式电子发射器和一台可置于室内的电话机大小的“座机”组成。在发生危急情况时,老年人只要用手指按一下挂在胸口处的袖珍报警器上的按钮,“座机”在接受到信号后会自动向离家最近的救护中心发送无线警报信号。救护中心的值班工作人员可在闪亮的红色信号灯的下方看到需要紧急救助的老人的家庭住址信息,随即派出救护队伍。因此,这种产品可最大限度地减少独居老人发生意外伤亡事件。

新型骨组织工程支架材料研发成功

经过近10年的研究和探索,在中国工程院院士王正国的带领下,第三军大学大坪医院、野战外科研究所副研究员张波等人研制出了具有组织相容性、无免疫源性和可降解,具备增强血液灌注和促血管化的骨组织工程支架材料——肝素/壳聚糖/脱细胞骨基质仿生支架材料,攻克了异种脱骨基质跨种属应用的大动物实验。该项研究成果的论文发表在美国《组织工程》杂志上,预计不久将有望应用于临床对人体骨缺损修复。


    据了解,骨缺损修复一直是骨科医学的难题,而自然灾害、突发事故及战争等导致需植骨修复的人数呈上升趋势。应用组织工程技术构建的组织工程骨作为骨缺损修复的发展方向,虽临床初步应用效果确切,但因组织工程骨的血管化等问题成为世界关注的瓶颈,制约了临床大规模应用。研制新一代有特定结构和功能的仿生“智能”基质材料,成为当今组织工程学和生物材料学研究领域的前沿课题。


    2002年,课题组开始异种骨基质的研究。他们采用牛骨经生化、理化处理去抗原、去细胞,经生物安全性检测达标后,将该骨基质材料应用于猪尺骨缺损修复,实验表明,3个月内骨基质全部降解,缺损修复效果良好。

伯恩光学推出了自定义的亚毫米波光学产品

 伯恩光学公司日前宣布该公司可生产直径小至0.20毫米定制光学元件。元件可定制设计、磨圆和抛光至多种微米公差配置,应用于透镜、棱镜、过滤器、窗、穹顶和镜子以及由球面、圆柱曲面构成的特殊组成部分。

通常由光学和过滤镜制成,这些微小元件可以被制成亚毫米尺寸,可以有或没有特殊涂料,以满足特定应用需求。这些精密光学零件可以应用于多种以体积小为关键要素的仪器。

Bernd Gottschalk于1989年创立伯恩光学公司。该公司具备将原片玻璃转换为高度精确的镀膜光学元件的集成能力,从产品原型到批量生产的全过程。

Bern Optics Inc.

韦斯特菲尔德,马萨诸塞州,美国, +1 413 568 6800

http://www.bernoptics.com

电子纹身可以包括传感器、晶体管和其他组件

西北大学(美国,伊利诺伊州,埃文斯顿)和伊利诺伊州立大学(美国,伊利诺伊州,香槟市)的研究人员发明了一种可以用于感应、诊断、治疗和通讯用的电子纹身。伊利诺伊州立大学的新闻稿称,这种超薄、可拉伸的电子装置被安装在一块塑料薄板上,并用水压在皮肤上。

研究报告发表在8月12日出版的《科学》杂志上。研究由伊利诺伊大学工程院John A. Rogers教授指导进行。

此项技术集成了应用于半导体行业的多项技术。其中还应用了由研究人员发明的、将器械电路制造为微小电线的设备几何技术。当安装在薄软的橡胶层上,波浪形状可以使它们弯曲、扭转和拉伸,并同时保持功能。

纹身可以集成传感器、LED、晶体管、天线和其他电子部件。它们可以被用来监测大脑和心脏活动、测量和治疗伤口,用于与患有肌肉或神经系统疾病患者的沟通和各种其他目的。

新闻稿称,该技术可以使研究人员在实验室之外的自然环境中监测和研究大脑活动,这就使得研究更适用于真实的生活环境。该电子产品的另外两个优势在于,它们佩戴舒适,并无需任何胶、别针或者电线粘在皮肤上。它们甚至可以被用于临时纹身,使用户能够掩饰该电子产品的形状。

亲水性涂层:产品开发方面的考虑

亲水性涂层具有亲水特性。从化学角度来说,这意味着它们和周围的水产生了氢键结合。在大多数情况下,亲水性涂层也是离子化的,通常带负电荷,这进一步为它与水的相互作用提供了条件。从物理角度来说,它们和水在化学上的互相作用产生了水凝胶物质,可能会使摩擦系数降到极低。总的来说,这样的化学和物理特性描述了一类可湿的、润滑的、适合于特定生物反应的物质。

 

横截面图示阐述了在亲水性涂层中常见的结合机制。