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飛針?biāo)退帯愦髨F隊發(fā)明無人機靶向急救給藥系統(tǒng)
來源：浙江大學(xué) 2023-01-04
導(dǎo)讀：為了有效解決患者身邊缺乏急救設(shè)備，或因無法呼救、交通擁擠、地理位置不便等原因?qū)е碌募本炔患皶r，浙江大學(xué)藥學(xué)院、金華研究院教授顧臻、百人計劃研究員俞計成團隊聯(lián)合浙江大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院百人計劃研究員陸豪健團隊交叉創(chuàng)新，發(fā)明了一種基于無人機的靶向遞藥急救系統(tǒng)（Unmanned aerial vehicle (UAV)-mediated first aid system for targeted delivery，uFAST），豐富了在無人機在急救領(lǐng)域的應(yīng)用，具有廣闊的臨床應(yīng)用場景。
由無人機傳遞貨物包括藥物并不鮮見，但要精準(zhǔn)送達，“靶向”病人投擲并將藥物自動注入體內(nèi)發(fā)揮藥效，這或許原本只是科幻片中的橋段。現(xiàn)實生活中，對于患有如心肌梗塞、嚴(yán)重低血糖、嚴(yán)重外傷等突發(fā)疾病的患者來說，如果不及時開展治療，患者面臨著極大的死亡風(fēng)險，因此及時的給藥是非常重要的。為了有效解決患者身邊缺乏急救設(shè)備，或因無法呼救、交通擁擠、地理位置不便等原因?qū)е碌募本炔患皶r，浙江大學(xué)藥學(xué)院、金華研究院教授顧臻、百人計劃研究員俞計成團隊聯(lián)合浙江大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院百人計劃研究員陸豪健團隊交叉創(chuàng)新，發(fā)明了一種基于無人機的靶向遞藥急救系統(tǒng)（Unmanned aerial vehicle (UAV)-mediated first aid system for targeted delivery，uFAST），豐富了在無人機在急救領(lǐng)域的應(yīng)用，具有廣闊的臨床應(yīng)用場景。相關(guān)工作在2022年12月23日刊發(fā)在《先進材料》（Advanced Materials）上，論文第一作者是浙江大學(xué)藥學(xué)院博士研究生盛濤和浙江大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院碩士研究生金銳。
這個無人機靶向急救給藥系統(tǒng)由無人機、投擲給藥裝置和含有緊急治療藥物的微針貼片組成。“飛針作為一種靈巧的武器經(jīng)常出現(xiàn)在武俠劇里。”顧臻介紹，“我們團隊這套系統(tǒng)是為了救人，讓無人機飛抵患者，在不用其他力量情況下實現(xiàn)自主給藥。這里的針是載有藥物的微針陣列，用高分子材料制成，長度小于1毫米，疼痛度較小，可以說是可飛行的智能急救針。”
為了實現(xiàn)這個過去難以想象的給藥過程，顧臻團隊設(shè)計了一種接觸式觸發(fā)的投擲給藥裝置，內(nèi)含強力彈簧，以便在接觸皮膚時提供足夠的動力來將微針刺入皮膚。陸豪健介紹，我們使用的無人機可以智能地自動避開障礙物，當(dāng)無人機搜索和識別病人后，可在適當(dāng)?shù)母叨葢彝?，隨后釋放投擲給藥裝置，將負載藥物的微針插入皮膚，包覆在微針里的藥物會很快在皮下釋放，通過血液循環(huán)到全身，實現(xiàn)急救。
投擲給藥裝置底部的觸發(fā)器接觸到皮膚表面時，彈簧可以釋放出足夠的能量來使附著的微針插入至皮膚中?！跋啾扔谑謩咏o藥，該裝置提供的推力更加均勻，更利于微針貼片扎入皮膚?！庇嵊嫵山忉尩馈?/section>那么這個發(fā)明無人機靶向急救給藥系統(tǒng)的可行性如何呢？團隊在嚴(yán)重低血糖疾病模型中開展可行性研究。嚴(yán)重的低血糖會導(dǎo)致突然暈倒或在夜間睡眠時發(fā)生，而糖尿病患者的連續(xù)血糖監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崟r警示低血糖，因此可以作為應(yīng)急信號。體內(nèi)研究證實，浙大系統(tǒng)在低血糖小豬模型中成功實施了快速急救，有效防止了血糖的持續(xù)下降，并促進其上升到正常范圍，證實了該系統(tǒng)能夠有效減輕嚴(yán)重低血糖的風(fēng)險?！白鳛楦拍铗炞C，我們的微針包含了兩個釋放模塊，前端可以快速釋放藥物，后端可以響應(yīng)血糖變化，若血糖已經(jīng)平穩(wěn)，則藥物釋放會變慢?！笔榻B道。
對于未來應(yīng)用前景，顧臻表示，未來可在應(yīng)急救援等領(lǐng)域使用這一系統(tǒng)，同時此項發(fā)明是一個平臺技術(shù)，飛行器是智能的，可確保靶向；給藥系統(tǒng)也是智能的，可實現(xiàn)精準(zhǔn)用藥。另外，一些可穿戴的生理監(jiān)測設(shè)備、先進的檢測或分析系統(tǒng)、新型的給藥方式及給藥設(shè)備都可以與無人機靶向急救給藥系統(tǒng)整合，以進一步擴展無人機介導(dǎo)的藥物急救的應(yīng)用場景與前景。
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