加州大學伯克利分校的工程師創造了一種微型無線植入物，可以實時測量面板深處的組織氧含量。該裝置比普通瓢蟲小，並由超聲波驅動，可以幫助醫生監測移植器官或組織的健康狀況，並提供潛在的移植失敗預警。

該技術是與加利福尼亞大學舊金山分校的醫生合作開發的，也為建立各種微型感測器鋪平了道路，這些感測器可以跟蹤人體內其他關鍵的生化標誌物，例如pH或二氧化碳。這些感測器有一天可以為醫生提供微創方法，以監測功能器官和組織內部的生物化學。

這種無線植入物是由加利福尼亞大學伯克利分校的工程師開發的，可以測量面板表面以下深處的活組織的氧合。

加州大學伯克利分校的電氣工程和計算機科學教授，Chan Zuckerberg Biohub調查員米歇爾·馬哈比斯（Michel Maharbiz）說：“很難測量人體內部的東西。” “該裝置向我們演示瞭如何使用超聲技術結合非常先進智慧的積體電路設計，來建立可以深入到組織中的複雜植入物，以從器官中獲取資料。”

氧氣是細胞從我們所吃的食物中吸收能量的能力的關鍵組成部分，體內幾乎所有組織都需要穩定的供給才能生存。大多數測量組織氧合的方法只能提供有關在身體表面附近發生的情況的資訊。這是因為這些方法依賴於電磁波，例如紅外光，該電磁波只能穿透幾釐米的距離進入面板或器官組織。儘管有些型別的磁共振成像可以提供有關深層組織氧合的資訊，但它們需要較長的掃描時間，因此無法實時提供資料。

自2013年以來，Maharbiz一直在設計微型植入物，這些植入物使用超聲波與外界無線通訊。超聲波是一種頻率過高的聲音，無法被人的耳朵察覺，它可以無害地在人體中傳播，其傳播距離比電磁波長得多，並且已經成為醫學中超聲成像技術的基礎。這種裝置的一個例子是Stimdust，它是與加州大學伯克利分校電氣工程和計算機科學助理教授Rikky Muller合作設計的，它可以檢測和刺激體內的電神經發射。

氧氣探測植入物的示意圖，其尺寸為4。5毫米長乘3毫米寬。 µLED，O2感應膜和光學濾波器組成氧氣感測器，並由積體電路（IC）控制。壓電晶體將來自IC的電子訊號轉換為可以安全地透過活組織傳輸的超聲波。圖片來源：加州大學伯克利分校/ Soner Sonmezoglu

加州大學伯克利分校的工程學博士後Soner Sonmezoglu領導了努力，將植入物的功能擴充套件到包括氧感測。整合氧氣感測器涉及將LED光源和光學檢測器整合到微型裝置中，以及設計一套更復雜的電子控制元件來操作和讀出感測器。該團隊透過監測活羊肌肉內的氧氣含量對裝置進行了測試。

Sonmezoglu指出，這種氧氣感測器不同於用於測量血液中氧飽和度的脈搏血氧儀。脈搏血氧儀可以測量血液中被氧化的血紅蛋白的比例，而新裝置能夠直接測量組織中的氧氣量。

Sonmezoglu說：“該裝置的另外一種用途是監視器官移植，因為在器官移植後的幾個月中，可能會發生血管併發症，並且這些併發症可能導致移植物功能障礙。” “它同樣也是可以用於測量腫瘤是否缺氧，這可以幫助醫生指導癌症放射治療。”

研究合著者Jeffrey Fineman和Emin Maltepe既是UCSF的兒科醫生，還是兒科藥物和裝置開發計劃的成員，由於其具有監測胎兒發育和照顧早產嬰兒的潛力，因此參與了這項工作。

“例如，在早產兒中，我們經常需要補充氧氣，但組織中沒有可靠的氧氣濃度讀數，” Maltepe說。 “該裝置的進一步小型化可以幫助我們更好地管理氧氣交易可以確保我們在重症監護託兒所的早產兒能夠最大程度地減少過度暴露於氧氣的負面影響，例如早產兒視網膜病變或慢性肺病。”

Sonmezoglu說，可以透過安裝感測器使它在人體中長期存活，從而進一步改進該技術。 進一步使裝置小型化也將簡化目前需要手術的植入過程。 他說，此外，感測器中的光學平臺可以很容易地用於測量人體中的其他生物化學。

Sonmezoglu說：“透過改變我們為氧氣感測器構建的平臺，您可以自行修改該裝置以測量例如pH值，活性氧，葡萄糖或二氧化碳等引數。” “此外，如果我們可以修改包裝使其更小，則可以想象能夠用針頭或透過腹腔鏡手術將其注入體內，從而使植入更加容易。”