多亏了麻省理工学院助理教授Rabia Yazicigil (ECE)和她同事的工作，一种可吞咽传感器有一天可能会取代内窥镜检查和结肠镜检查。这种药丸大小的设备将真正揭示克罗恩病和其他肠道疾病患者胃肠道内的情况。

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麻省理工学院的研究人员此前开发了一种1.5英寸的胶囊，里面装有一个计算机芯片、一个无线发射器和一接触血液就会发光的基因工程细菌。这种胶囊可以检测胃肠道出血，并向智能手机发送警报，Patrick L. Kennedy报道。波士顿大学工程学院。

Yazicigil和她在波士顿大学无线集成系统和极限电路(WISE-Circuits)实验室的学生，与麻省理工学院合作，通过在芯片上设计一个超灵敏的、纳瓦级功率的集成光电探测器和读出系统，将胶囊的大小减小到鹰嘴豆大小。这种变革性的尺寸缩小使这种智能药丸在通过消化系统时更加安全。

这个概念的证明在今年春天的电气和电子工程师(IEEE)定制集成电路会议上展示了。该项目的主要研究员是Yazicigil和麻省理工学院的研究人员Timothy Lu和Giovanni Traverso。Yazicigil的博士生Qijun Liu在IEEE会议上发表了这篇论文。

在美国，大约有300万成年人患有炎症性肠病(IBD)，如克罗恩病或溃疡性结肠炎。这些情况会导致严重腹泻、腹痛、疲劳、体重减轻和营养不良，还会增加患结肠癌的风险。

传统的检查胃肠道警告信号的方法是结肠镜检查，但这种检查每一两年才会发生一次，而且准备工作并不愉快。此外，Yazicigil说:“内窥镜是一种基于图像的系统，它并不能真正测量分子疾病生物标志物。”

粪便样本确实可以测量生物标志物，但当它们离开系统时，最重要的生物标志物就会降解。这种新设计的可食用传感器是非侵入性的，只需吞下一片药丸即可。此外，它们还能实时监测肠道。

当细菌感知到它们的目标生物标志物时，它们的传感器就会亮起;芯片将这种生物发光转化为电信号，并将数据发送到附近的智能手机或平板电脑上。Yazicigil说:“把这个小玩意想象成一个可穿戴设备，但它是在体内使用的。”

研究人员面临的主要挑战是设备的功耗。据波士顿大学工程学院介绍，为了节省电力，他们设计了一种芯片，每10分钟开机一次，持续16秒进行测量，传输数据只需12毫秒。

“这种离散时间方法而不是连续时间方法为我们节省了一些能量，”工程学院的博士生刘说。

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WISE-Circuits实验室团队与麻省理工学院开发胶囊的团队合作，已经完成了精简版胶囊的体外测试，并计划在动物模型上进行体内测试。麻省理工学院的研究科学家米格尔·希门尼斯(Miguel Jimenez)说:“体内测试对安全性至关重要，以前使用现成组件和大型电池的尝试使得设备太大而不安全。”Yazicigil团队定制的低功耗设计是应对这一挑战的优雅解决方案。”

“我认为这是非常强大的，”Yazicigil说。“通过与来自不同背景的人合作，我们实际上可能会为社会做出贡献，帮助人们更好地管理自己的状况。”