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改善运动不足膀胱性能的新型装置

膀胱活动不足的个体,例如脊髓损伤后,通常无法感觉到膀胱充满或无法完全排空膀胱。这种令人痛苦的症状会严重影响一个人的生活质量。膀胱功能障碍也可能导致医疗并发症,例如尿路感染,身体不适和可能使人感到尴尬。

新加坡国立大学(NUS)的研究员Faezeh Arab Hassani博士最近发明了一种可以实时监测膀胱体积并有效排空膀胱的设备。这项创新技术可能会在不久的将来为膀胱功能不足的患者开辟新的治疗选择。

Arab Hassani博士与国大电气工程和计算机工程系,国大生物医学工程系的研究人员,以及东京大学的主要合作者高尾Some弥教授及其研究团队密切合作。开发新颖的膀胱系统。2020年5月1日,《科学进展》杂志首次报道了这一突破。

膀胱软弱的软解决方案

在患有某种形式的脊髓损伤的患者中,其中约80%患有某种程度的膀胱功能障碍。目前尚无法治愈膀胱功能不全的状况,尽管有一些植入治疗方法可供选择,但它们只能感觉到膀胱充满,只能将其排空至43%。

“为帮助这些患者,临床医生需要的是一种集成的膀胱系统,该系统既能实现容积感测能力又能实现高排尿效率。鉴于膀胱在人体器官中是独一无二的,因为膀胱在储存和排尿阶段会经历大的体积变化,因此该装置需要仔细的兼容性考虑,以避免干扰膀胱的巨大体积变化。”负责这项研究的Nitish Thakor教授说。

Arab Hassani博士的新型系统包括集成有执行器的传感器。当执行器配备有强大的排空力以清除膀胱时,柔软而薄的传感器会连续监测膀胱的体积。致动器包含一个形状记忆合金(SMA)弹簧,该弹簧始终使传感器与膀胱表面保持接触,以进行精确的体积检测。

该小组的实验表明,该设备除了具有实时体积感应功能外,还可以有效排空膀胱中70%至100%的液体。这项研究的第一作者阿拉伯·哈萨尼博士(Arab Hassani)分享道:“这是一项重大成就,因为其性能与目前使用的间歇导尿治疗的效率相当,但存在许多缺点。”“我们需要一种柔软但有效的装置来帮助膀胱衰弱。”

改进和潜在应用

展望未来,国大研究团队正在努力改善设备的功能,并致力于使系统无线化,以使其易于使用和移动。

“可以根据用户的膀胱大小调整膀胱系统,以确保最佳操作,” Arab Hassani博士建议。“理想的情况是将设备与移动应用程序集成在一起,该应用程序可以检索和处理传感器数据以允许用户随意触发排空。”

该团队在软性材料及其制造技术方面的进步也使它在医学领域具有其他潜在应用。

Thakor教授阐述道:“我们在膀胱上展示的软系统也可以作为增强其他器官的模型。”“我相信,这种新颖的设计可以为传感器和执行器的开发铺平道路,这些传感器和执行器可以与其他柔软和可扩展的器官(如血管,心脏和胃肠道系统)兼容,因为这些器官既需要感应又需要驱动才能实现诸如在软致动和控制下泵送和蠕动。”

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