植入式医疗设备暂时或永久驻留人体,可实现疾病诊断、生理监测或治疗等功能。基于对临床需求的优化设计及其特有的环境响应性,水凝胶正逐步成为医用设备的核心组成部分:既可作为辅助元件低损伤介入设备部署与取出,也可作为主体构件通过组织修复、药物递送、感染控制及生理因子/生物分子监测等功能驱动设备运行。以水凝胶为核心构建诊疗设备或机械装置,或将替代传统刚性材料驱动的器械系统。
受生物组织启发,水凝胶界面除了可作为人与机器融合的机械界面外,还有望作为感知生物体内的生理信号,具备多种相互作用模式的水凝胶器件。基于水凝胶材料良好的超声信号传导性,我们利用智能水凝胶的刺激响应特性,结合超材料的结构设计,无需添加电子元件,就能通过无线传输的声波进行交互。我们提出了一种全植入,全水凝胶的超凝胶结构,可感知颅内压力、温度、pH 信号、流速,进而发生超凝胶结构上的改变,提出了用于无线精确监测颅内信号的超凝胶超声波传感系统,进而通过无创方式实现对生物体内信号稳定有效的采集,无需二次手术取出。
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