Инженеры создают интеллектуальные таблетки, похожие на GPS с ИИ

От носимых устройств до глотаемых: инженерные исследователи USC создают интеллектуальные таблетки, похожие на GPS с ИИ.Кредит: Khan Lab в USC Viterbi School Engineering

Представьте себе, что вы находите свое местоположение без GPS.Теперь примените это для отслеживания предмета в теле.Это было проблемой с отслеживанием «умных» таблеток - побочных продуктов, оснащенных интеллектуальными датчиками - поглощенными.В Школе инженерных инженеров USC Viterbi инновации в носимой электронике и ИИ привели к разработке пищевых датчиков, которые не только обнаруживают газы желудка, но и обеспечивают отслеживание местоположения в реальном времени.

Разработанные лабораторией Khan, эти капсулы адаптированы для идентификации газов, связанных с гастритом и раком желудка.Исследование, которое должно быть опубликовано в Cell Reports Physical Science, показывает, как эти умные таблетки были точно контролированы с помощью недавно разработанной носимой системы.Этот прорыв представляет собой значительный шаг вперед в проглатываемой технологии, который, по мнению Яссер Хан, доцент кафедры электрической и компьютерной техники в USC, может когда -нибудь служить «Fitbit для кишечника» и для раннего обнаружения заболеваний.

В то время как носимые устройства с датчиками дают много обещания отслеживать функции тела, способность отслеживать потребляемые устройства в организме была ограничена.Тем не менее, с инновациями в материалах, миниатюризация электроники, а также новые протоколы, разработанные Хан, исследователи продемонстрировали способность отслеживать местоположение устройств специально в желудочно -кишечном тракте.

Команда Хана с Институтом технологических и медицинских систем Института технологий и медицинских систем (элементы) в Центре конвергентных биологических наук Michelson Centre разместила носимую катушку, которая генерирует магнитное поле на футболке.Это поле в сочетании с обученной нейронной сетью позволяет его команде определить местонахождение капсулы в теле.По словам Ансы Абдигази, ведущего автора работы и доктора философии.Студент в лаборатории Хана, это не было продемонстрировано с носимым ранее.

Второе новшество в этом устройстве - недавно созданный материал «зондирования».Капсулы оснащены не только электроникой для определения местоположения отслеживания, но и с «оптической чувствительной мембраной, которая селективна для газов».Эта мембрана состоит из материалов, электроны которых изменяют свое поведение в присутствии аммиачного газа.

Аммиак - компонент H Pylori - кишечные бактерии, которые при повышении могут быть сигналом язвенной язвы, рака желудка или синдрома раздраженного кишечника.Таким образом, говорит Хан: «Присутствие этого газа является прокси и может использоваться в качестве раннего механизма обнаружения заболеваний».

Команда USC проверила это приемное устройство во многих различных средах, включая жидкие среды и моделирование кишечника бычьего кишечника.«Система питания с носимой катушкой является компактной и практичной, предлагая четкий путь для применения в здоровье человека», - говорит Хан.Устройство в настоящее время находится в ожидании патента, и следующий шаг - проверить эти носимые устройства с моделями свиней.

Помимо использования этого устройства для раннего выявления язвенных язв, гастрита и рака желудка, существует потенциал для мониторинга здоровья мозга.Как?Из-за оси с удалкой мозга.Нейротрансмиттеры находятся в кишечнике, и «как они активированы и подавляются, имеют корреляцию с нейродегенеративными заболеваниями», - говорит Хан.

Этот акцент на мозг является конечной целью исследований Хана.Он заинтересован в разработке неинвазивных способов обнаружения нейротрансмиттеров, связанных с Паркинсоном и болезнью Альцгеймера.

More information: Angsagan Abdigazy et al, 3D gas mapping in the gut with AI-enabled ingestible and wearable electronics, Cell Reports Physical Science (2024). DOI: 10.1016/j.xcrp.2024.101990