MER AVANSERT: Moderne medisinske sensorer er mer avansert enn som så. (Bilde: colourbox.com)

Helse i hver sensor

Men det er så mye mer. For ikke å snakke om de avanserte sensorer som i dag er på prototypstadiet, og som vil åpne avanserte muligheter for medisinsk diagnostikk i fremtiden. Og da snakker vi ikke om den årlige legesjekken.

Her er det i mange tilfeller snakk om tidlig diagnostikk og kontinuerlig kontroll.





Norske miljøer med

Norske miljøer er langt fremme på området smarte mikrosystemer for helse. Mikro- og Nanoteknologi-laboratoriet ved Sintef IKT i Oslo, MiNaLab, utvikler mikrokomponenter i samarbeid med både norsk og utenlandsk industri.

– I tillegg leder MiNaLab flere europeiske forskningsprosjekter på miniatyriserte sensorer og brikker knyttet til helse, sier sjefsforsker Liv Furuberg.

MiNaLab er involvert i flere titall ulike teknologiutviklinger som kan forbedre vår medisinske behandling i fremtiden. Det kan være små sensorer som skal undersøke blodårene og tarmene våre fra innsiden, eller analysebrikker som vil gjøre kreftdiagnostikk sikrere, raskere og rimeligere.

Ved hjelp av mikroteknologi kan sensorer lages så små at de kan plasseres inni kapsler som kan svelges, eller de kan plasseres permanent i kroppen for å måle trykket i hjernen eller eventuelle lekkasjer rundt rør som er operert inn for å forsterke en svak blodåre.

Diagnosebrikkene, som brukes in-vitro, er vanligvis på størrelse med et kredittkort, for håndterbarhetens skyld. De inneholder kanaler og reaksjonskamre der nanoliter av blod eller celler kan analyseres automatisk.

Pasientprøven kan for eksempel separeres og splittes opp i ørsmå dråper som hver blir analysert for forskjellige proteiner, bakterier eller virus.

Vi presenterer et lite utvalg av det norske forskere jobber med innen dette feltet i dag.





Ultralyd mot hjerteinfarkt

Hjerteinfarkt er en av de vanligste dødsårsaker i den vestlige verden. Man antar at 80% av plutselige hjerteinfarkt oppstår når ustabil avleiring løsner fra blodåreveggen. Forskere ved NTNU arbeider med å utvikle ny teknologi som benytter ultralyd for medisinsk avbildning inne i kroppen.

Ved hjelp av denne teknologien kan man utvikle et ultralydkateter som kan oppdage potensielle hjerteinfarkt ved å undersøke den kjemiske sammensetningen på innsiden av blodåreveggen nær hjertet.

Samtidig måles temperatur, blodtrykk og blodflyt i blodåren med andre integrerte sensorer. Slik kan man få en mer presis og pålitelig diagnose enn det man har mulighet for i dag.

Diameteren på kateteret er begrenset til 1 mm som tilsvarer den indre diameteren på blodårene nær hjertet. For å kunne møte denne begrensningen har MiNaLab utviklet en spesiell ultralyd transducer på 1x1 mm2 bestående av 7500 trommelignende enheter.

Hver slik tromme har en membran på 11.4 mikrometer og er 100 nanometer tykk.





Robotpille

Denne robotiserte pillen inntas som en vanlig pille (med innfoldede bein!) og reiser gjennom mage/tarmsystemet på sin jakt etter tumorer og vevsendringer som kan utvikle seg til kreft. Jo tidligere slike oppdages, jo bedre overlevelsesmulighet.

Roboten bruker et kamera til å identifisere skumle områder, og kan så inspisere slike grundigere ved hjelp av flere typer sensorer, som for eksempel ultralyd.

I tillegg kan den ta biopsier og utføre terapeutiske funksjoner.









Strømningssensor for medisindosering

En miniatyrisert strømningssensor kan brukes til å måle flyten av medisiner inn i kroppen fra implanterte reservoarer eller utenfra. De aktive komponentene i sensoren er bare tre tusendels millimeter tykke, og sensoren måler små, presise doseringer av størrelse rundt en milliondels liter per minutt.

Sensoren kan bidra til tryggere dosering for pasienter som er avhengig av kontinuerlig medisintilførsel fra medisinpumpe, slik som pasienter med cerebral parese. Når medisinpumper blir operert inn under huden, kan små mengder med muskelavslappende medikamenter sprøytes inn ved ryggmargen for å kontrollere spasmene.

Kreftpasienter kan bruke en bærbar morfinpumpe til smertelindring, mens sukkersykepasienter kan ha glede av medisinpumpe til døgnkontinuerlig insulindosering. Sensoren overvåker også hvor mye medisin pasienten har fått den siste timen eller det siste døgnet.





Mikrooptikk for anestesigasser

En speiloverflate med trappetrinn som kun er 400 nanometer brede kaster lys av forskjellige bølgelengder i forskjellige retninger.

Et slikt speil, utviklet på Sintef og basert på diffraktiv optikk, brukes i mange typer gassanalyser. En selektiv og sensitiv anestesigass-sensor som detekterer de fem vanligste anestesigassene samtidig, er basert på et slikt speil.

Man måler hvilke bølgelengder av infrarødt lys som blir absorbert i operasjonsstua og beregner hvilke gasser som er til stede. Løsningen er både mer stabil og rimeligere enn eksisterende sensorer. Den er også kompakt slik at gassensorene kan være små og håndholdte og brukes i felten.





Diagnosebrikke for kreftmarkører

Diagnosebrikken, som er sprøytestøpt i polymer, har parallelle hårrørskanaler som er helt ned til 50 mikrometer brede, for analyse av flere forskjellige sykdomsmarkører samtidig.

Flere forskjellige virus vil kunne gi identiske symptomer. Denne brikken kan raskt identifisere hvilket virus som er aktivt ved hjelp av en test basert på noen få mikroliter pasientprøve. Noen sykdommer vil også gi et mønster av positive markører som ikke kan identifiseres med en enkel test.

Brikken er utviklet i samarbeid med den norske bedriften NorChip og testet ut på deteksjon av mRNA fra virus som disponerer for kreft. Brikken kan brukes til diagnostikk av mange sykdommer der de molekylære markørene er kjent. Siden dette er et svært aktivt forskningsfelt i medisinske miljøer utvides brikkens anvendelsesområder raskt.