欒佳欣，李 筠，楊海馬，廖 專，張大偉，胡 興，劉 瑩，潘 駿

（1. 上海理工大學(xué) 光電信息與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院 上海 200093；2. 海軍軍醫(yī)大學(xué)附屬長海醫(yī)院 上海 200433）

肥胖是一種復(fù)雜的代謝疾病，是許多疾病的危險(xiǎn)因素。目前美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）將減重方式分為6類[1]：非手術(shù)治療、胃束帶術(shù)、迷走神經(jīng)阻滯治療、胃排空治療、肥胖手術(shù)和胃內(nèi)球囊擴(kuò)張術(shù)。有關(guān)各種方式的優(yōu)缺點(diǎn)，在后續(xù)的實(shí)踐中逐漸顯現(xiàn)。如鍛煉、節(jié)食等方式受多種因素制約難以長期堅(jiān)持或合理控制范圍，甚至導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)損傷、神經(jīng)性厭食癥等；減肥藥物種類繁多，對于宣傳療效的安全性與真實(shí)性難以分辨；一些減肥手術(shù)術(shù)后恢復(fù)期可能較長，存在術(shù)后并發(fā)癥以及對人體的不可逆影響[2]。因此，通過胃內(nèi)球囊（IGB）控制體重是一種具有潛力的減肥方式。IGB的減重原理目前主要有3個(gè)方面[3]：a. 通過占據(jù)一部分胃容積以減少食物攝入，同時(shí)增加進(jìn)食后的飽腹感；b. 使胃體擴(kuò)張引起迷走神經(jīng)興奮，神經(jīng)沖動(dòng)傳導(dǎo)至大腦產(chǎn)生飽腹感；c. 減慢胃內(nèi)食物排空速率，降低患者進(jìn)食欲望。

目前已經(jīng)商業(yè)化的胃內(nèi)球囊中，多數(shù)產(chǎn)品的置入方式和排出方式是通過內(nèi)窺鏡的手段，填充物主要為鹽水，少量產(chǎn)品使用空氣填充球囊[4]。經(jīng)過FDA批準(zhǔn)的一款球囊Orbera，通過內(nèi)窺鏡的方式置入和移除，使用400～700 mL生理鹽水填充，推薦使用6個(gè)月。另一款經(jīng)FDA批準(zhǔn)的球囊Obalon通過口服置入、內(nèi)窺鏡的方式移除，由一根導(dǎo)管連接，確定在胃中的位置后，通過導(dǎo)管充氣250 mL，隨后移除導(dǎo)管，推薦使用3～6個(gè)月。與之類似的是Elipse球囊[5]，膠囊連接著導(dǎo)管被吞下，從導(dǎo)管輸送進(jìn)450～550 mL填充液之后撤去導(dǎo)管。不同的是4個(gè)月后球囊內(nèi)可降解材料降解完畢，打開釋放閥使球囊排氣，隨后球囊可以從消化道自然排出。由此可見，常規(guī)的胃內(nèi)球囊，因其填充物選用生理鹽水或空氣的緣故，使開發(fā)者不能舍棄導(dǎo)管連接球囊的設(shè)計(jì)，這就為患者的使用不可避免地造成了一些不便。因此，一些新型的胃內(nèi)球囊轉(zhuǎn)而考慮在胃中實(shí)現(xiàn)充放氣，從而達(dá)到吞咽置入、自然外排的目的。

通過酸堿鹽反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳是膠囊在體內(nèi)實(shí)現(xiàn)充放氣的主要方式。Gorlewicz等[6]研究的膠囊內(nèi)窺鏡通過使用碳酸氫鉀和檸檬酸溶液使腸道充氣，以便拍攝腸道圖像。反應(yīng)的通道由兩個(gè)球形磁鐵來控制，在外部磁鐵作用下可以打開通道引發(fā)反應(yīng)，產(chǎn)生二氧化碳。但由于該膠囊的用途與減重?zé)o關(guān)，氣體產(chǎn)生之后直接排入腸道中，結(jié)構(gòu)中沒有關(guān)于氣體存儲(chǔ)的考慮。Kencana等[7]開發(fā)的用于治療肥胖的膠囊采用電機(jī)控制醋酸與碳酸氫鈉的反應(yīng)，但膠囊模型的尺寸還需要進(jìn)一步簡化和縮小。在2007年有關(guān)Ullorex球囊的研究已證實(shí)使用檸檬酸與碳酸氫鹽反應(yīng)生成的二氧化碳作為填充氣體的安全性[8]。碳酸氫鈉顆粒被可降解材料包裹于球囊中，整個(gè)球囊被包裝成1.25 cm×4.30 cm的明膠膠囊；向其中注入檸檬酸溶液，吞服后膠囊外殼溶解并且氣囊充氣；球囊的塞子在胃酸環(huán)境下25～30 d可降解，降解使氣囊放氣，放氣結(jié)束后氣囊可以從消化道自然排出。測試結(jié)果顯示，參與者體重減少較少，可能與球囊留置時(shí)間短有關(guān)。

目前含有磁控結(jié)構(gòu)的膠囊主要應(yīng)用于各類膠囊內(nèi)窺鏡，在疾病診斷領(lǐng)域具有突出的無創(chuàng)、安全簡便、無需麻醉等優(yōu)點(diǎn)[9]。通過外部磁場控制膠囊，不僅方便驅(qū)動(dòng)和控制膠囊在消化道中的運(yùn)動(dòng)位姿，同時(shí)也是許多研究者對膠囊定位的常用手段[10-11]。根據(jù)不同體外磁引導(dǎo)系統(tǒng)的需要，應(yīng)用于胃腸道檢查的膠囊內(nèi)窺鏡中的磁結(jié)構(gòu)主要有磁鐵外殼、磁扭矩結(jié)構(gòu)以及內(nèi)置永磁鐵等方式[12]。除胃腸道檢查外，內(nèi)窺鏡膠囊也被廣泛研究以實(shí)現(xiàn)各種功能，例如活檢、藥物輸送、肥胖治療、出血檢測等[13]。Simi等[14]設(shè)計(jì)的用于從胃腸道組織上提取活檢物的微型膠囊，其驅(qū)動(dòng)與活檢鉗夾取的過程均通過外部磁場對內(nèi)部磁扭轉(zhuǎn)彈簧產(chǎn)生作用來完成。Hoang等[13]設(shè)計(jì)的用于胃腸道病灶定位的染色膠囊，利用外部磁鐵控制內(nèi)部電磁系統(tǒng)，引導(dǎo)膠囊姿態(tài)并控制染色針的工作狀態(tài)。

本文介紹了一種由外部磁場控制膠囊運(yùn)動(dòng)及其氣囊縮放的膠囊結(jié)構(gòu)模型，旨在提供一種操作簡便、對人體無創(chuàng)的物理減肥方式。采用磁驅(qū)動(dòng)的方案相比膠囊內(nèi)部包含有源器件的方案更加安全，通過磁力控制膠囊內(nèi)閥門開閉、試劑反應(yīng)，從而控制膠囊在胃中完成充放氣，增加飽腹感并達(dá)到安全外排的目的。與Do等[15]設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)相比，所提出的膠囊在密封性方面更良好，通過在氣孔內(nèi)側(cè)覆蓋透氣防水膜保證膠囊內(nèi)部溶液不會(huì)滲入胃中。對于提出的膠囊控制方式，研究了其磁場控制原理，并進(jìn)行了相應(yīng)的電磁場仿真分析；通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)分析了反應(yīng)物用量比和生成的氣體量，并驗(yàn)證了該膠囊模型的密封性。

1 磁控減肥膠囊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 磁控減肥膠囊的結(jié)構(gòu)

本文設(shè)計(jì)的磁控減肥膠囊在使用過程中主要分為口服、充氣、放氣、排遺等4個(gè)階段。使用者口服后，在醫(yī)生指導(dǎo)下控制體外磁鐵對胃中膠囊進(jìn)行充氣操作，氣囊膨脹狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間需經(jīng)過醫(yī)生確認(rèn)。治療結(jié)束時(shí)，在醫(yī)生指導(dǎo)下通過體外磁鐵對胃內(nèi)膠囊進(jìn)行放氣操作，確認(rèn)氣囊排氣完成后，膠囊恢復(fù)初始體積，可以從消化道排出體外。

磁控膠囊的完整結(jié)構(gòu)如圖1所示，綠色的膠囊外殼包含有3個(gè)空間，由一根深灰色長軸連接，并能夠分隔酸和堿。在長軸兩端分別有一個(gè)內(nèi)嵌有棕色磁鐵的閥門結(jié)構(gòu)，通過磁閥帶動(dòng)長軸的運(yùn)動(dòng)來控制酸堿鹽反應(yīng)過程。紫色部分為待釋放的氣囊。閥門上內(nèi)嵌的磁鐵軸向磁化，相對的兩端極性相反。膠囊兩端均有排氣孔，其內(nèi)部由透氣防水膜覆蓋，以保證內(nèi)部溶液不滲出。

圖1 磁控膠囊結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Schematic diagram of magnetic control capsule structure

關(guān)于磁控膠囊的詳細(xì)工作過程如下：

a. 常態(tài)下，正負(fù)極閥門相互吸引，酸室與鹽室不連通，如圖1所示。

b. 充氣過程中，在外部磁場作用下，正極閥門壓縮彈簧并沿長軸向外側(cè)移動(dòng)至擋圈位置，此時(shí)正極閥門打開。通過凹形軸的部分與中間的酸液倉形成具有小孔的空隙，使倉室之間連通發(fā)生酸堿鹽反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體經(jīng)右側(cè)氣孔進(jìn)入到氣囊中使其充氣膨脹，如圖2所示。

圖2 膠囊充氣過程Fig.2 Capsule inflation process

c. 撤去外界磁力，正極閥門關(guān)閉，氣囊維持膨脹狀態(tài)。

d. 排氣過程中，在外部磁場作用下，負(fù)極通磁閥門打開，左端軸帶動(dòng)負(fù)極閥門一起向外移動(dòng)，彈簧被壓縮，右側(cè)閥門關(guān)閉。氣囊內(nèi)的氣體依次經(jīng)過右側(cè)氣孔、壓簧空隙、凹形軸面小孔、酸液倉、左閥門空隙、左側(cè)氣孔后排出膠囊。

1.2 磁控減肥膠囊的模型尺寸

有關(guān)膠囊內(nèi)部部分結(jié)構(gòu)尺寸如表1所示。

表1 膠囊部分結(jié)構(gòu)尺寸Tab.1 Part of the capsule structure size

除上述膠囊初始狀態(tài)的尺寸數(shù)據(jù)外，由于胃正常的消化功能，膨脹狀態(tài)的膠囊可能會(huì)被推向腸道，因此需要考慮氣囊膨脹的體積。在正常情況下，人體胃部末端的幽門括約肌處于收縮狀態(tài)，直徑約為15 mm。當(dāng)有食物通過幽門時(shí)，括約肌可以舒張幫助食物通過，可以達(dá)到（16±8）mm的直徑[16]，因此膠囊膨脹體積不應(yīng)小于幽門直徑。同時(shí)，胃部寬度一般為250 mm，胃內(nèi)容積約為0.1～4.0 L[17]，進(jìn)食后可達(dá)到1 500～2 000 mL。出于為膠囊使用者的安全性和舒適度考慮，為了保證正常的營養(yǎng)攝入，同時(shí)膠囊體積膨脹以后也應(yīng)給胃部留有一定的運(yùn)動(dòng)空間，以免對胃部造成損傷，膠囊體積將被控制在300 mL左右。假設(shè)氣囊膨脹狀態(tài)為球體，當(dāng)氣囊體積為300 mL時(shí)，根據(jù)球體體積公式得到球體直徑約為83.1 mm，可以看到該尺寸能夠滿足氣囊停留在胃中的條件，即空腹時(shí)產(chǎn)生一定飽腹感的同時(shí)不占據(jù)過多體積阻礙營養(yǎng)攝入。

2 原 理

2.1 化學(xué)反應(yīng)原理

磁控減肥膠囊使用充氣氣囊占據(jù)胃部一定的體積來治療肥胖，已經(jīng)被證明是一種有效的方法[18]。雖然氣囊內(nèi)的氣體不會(huì)直接接觸人體，但考慮到使用安全，用于制備該種氣體的反應(yīng)物也需具備生物相容性。為了讓使用者感受到一定的飽腹感，反應(yīng)物發(fā)生反應(yīng)后必須產(chǎn)生足夠氣體量，使充氣氣球達(dá)到理想體積。本文選用了二氧化碳（CO2）作為充氣氣囊內(nèi)的安全氣體，并通過酸堿鹽反應(yīng)獲得。實(shí)驗(yàn)中使用的酸堿鹽組合為一水合檸檬酸溶液與碳酸氫鈉粉末，其化學(xué)反應(yīng)方程式為

在上述反應(yīng)中水既作為生成物，也作為溶劑以解離離子，為反應(yīng)發(fā)生提供介質(zhì)。然而添加過量的水不僅不會(huì)增加產(chǎn)氣量，反而會(huì)占用囊體的有限空間。在化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的過程中，一定量反應(yīng)物產(chǎn)生的氣體量會(huì)受到諸多因素的影響。本文通過不同溶液濃度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以確定在膠囊內(nèi)部初始體積較小的情況下能夠產(chǎn)生最多二氧化碳?xì)怏w量的反應(yīng)物方案。

2.2 磁控原理與仿真分析

有關(guān)膠囊工作的磁力分為兩個(gè)部分，分別為內(nèi)部磁閥之間的吸引力和外部磁場對其中一個(gè)磁閥的吸引力。根據(jù)Aziz等[19]的研究，通過使用氯化鈉與氯化鉀的混合溶液、水、空氣3種介質(zhì)進(jìn)行磁場衰減測試，其中前兩種液體用于模擬人體組織的電學(xué)特性，得到的3組實(shí)驗(yàn)結(jié)果非常接近。研究表明，靜磁場在模擬的人體環(huán)境傳播過程中沒有衰減，因此在仿真場景中沒有考慮人體組織對磁場強(qiáng)度的影響。

由于靜磁場中不存在電流，因此對于磁場周圍的磁場分布可以通過應(yīng)用?·B=0來解決，其中B為磁通密度。對于膠囊內(nèi)部的兩個(gè)磁閥來說，它們之間的作用距離是固定的，其間的磁通密度B可以表示為

式中：μ0為真空磁導(dǎo)率；μr為釹的相對磁導(dǎo)率；Br為N52永磁體的剩磁；H為磁場強(qiáng)度。

磁鐵表面受到的磁力F可以通過麥克斯韋應(yīng)力張量[20]計(jì)算，即；Pm=(B·H)/2是磁鐵所受磁

式中：壓力。

考慮將B分解為磁力線方向和與其垂直的方向，則B=(B,0,0)。磁鐵受力F通過麥克斯韋應(yīng)力張量表示為

為了研究可能使用的外部磁鐵對膠囊內(nèi)磁閥的影響，本文使用COMSOL Multiphysics 5.5軟件進(jìn)行有限元仿真模擬。仿真中使用的磁鐵參數(shù)參考了磁性最強(qiáng)的釹鐵硼永磁體（NdFeB / N52），該類磁鐵剩磁Br范圍為1.42～1.47 T，仿真中剩磁選用了上限即1.47 T，相對磁導(dǎo)率μr被設(shè)置為1.05，所有磁鐵均沿x軸向磁化，各向同性。

首先對無外部磁場存在下的膠囊內(nèi)部磁鐵情況進(jìn)行模擬，如圖3所示。使用了兩個(gè)半徑為4 mm、厚度為3 mm的圓柱體磁鐵分別對兩個(gè)不規(guī)則形狀磁閥進(jìn)行替代，距離為16 mm，得到其間相互作用力約為0.071 N。

圖3 兩磁閥間磁通密度Fig. 3 Flux density between two magnetic valves

由于打開磁閥的磁場作用力應(yīng)明顯大于磁閥間相互作用力，因此選擇能夠產(chǎn)生10倍相互作用力的外部磁體進(jìn)行模擬，以此作為選取外部磁體的參考。將半徑為200 mm的球體體積作為外部圓柱體磁鐵的固定體積，即0.033 51 m3。設(shè)圓柱體半徑為r，高度為h，內(nèi)外磁鐵間距為d，當(dāng)r=150 mm，d=100 mm時(shí)，磁鐵周圍磁通密度示意圖如圖4所示。

對外部磁鐵使用不同橫縱比的情況進(jìn)行仿真，分別對r=100，125，150，175，200 mm和d=50，75，100，125，150 mm的情況進(jìn)行參數(shù)化掃描得到電磁力F大小如表2所示。將所得的電磁力數(shù)據(jù)繪制成二維圖表如圖5（a）所示，并將其中F在0.6～0.8 N之間的區(qū)域劃分出來如圖5（b）所示。

表2 外部磁體對工作磁閥產(chǎn)生的吸引力Tab.2 Attraction of the external magnet to the working magnetic valve

圖5 由磁力繪制的二維圖表Fig.5 Two-dimensional diagram based on magnetic force

根據(jù)圖5（b）可以得到電磁力在0.6 ～0.8 N之間的圓柱形外部磁鐵半徑大致集中在0.13 ～0.18 m之間。因此，上述所得范圍可供實(shí)際工作中選擇外部磁鐵尺寸進(jìn)行參考，并假設(shè)外部磁鐵與膠囊磁鐵工作距離在100 mm以內(nèi)。

3 實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析

根據(jù)上文所描述的設(shè)計(jì)方案及原理，使用COMSOL軟件對磁閥受力進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)化學(xué)反應(yīng)方案，最終通過3D打印技術(shù)制作出了磁控膠囊的模型；并通過酸堿鹽反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)?zāi)z囊模型的性能。具體流程如圖6所示。

圖6 磁控膠囊模型設(shè)計(jì)模擬過程Fig. 6 Simulation process of magnetic control capsule model design

3.1 酸堿鹽反應(yīng)實(shí)驗(yàn)

首先進(jìn)行酸堿鹽制氣反應(yīng)，確定化學(xué)藥品大致用量及氣體大致生成量。實(shí)驗(yàn)選用了1.5 g碳酸氫鈉和1.5 g檸檬酸作為反應(yīng)物，與20 mL水進(jìn)行混合反應(yīng)。由于二氧化碳在水中溶解度很小，實(shí)驗(yàn)使用排水法對產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行收集。觀察到反應(yīng)在10 min之內(nèi)基本完成，原錐形瓶中存有320 mL水，反應(yīng)結(jié)束時(shí)剩余90 mL水，即得到230 mL二氧化碳?xì)怏w。

經(jīng)過酸堿鹽制氣實(shí)驗(yàn)以后，根據(jù)膠囊容積及膨脹體積需要的氣體量，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究所需藥品用量及其與氣體生成量和氣體生成速率的關(guān)系。一般商用膠囊體積不超過3 mL，因此，本實(shí)驗(yàn)選用2 mL作為實(shí)驗(yàn)反應(yīng)物與水的總體積，并控制其不變。由于常溫下無水檸檬酸粉末的溶解度為145 g，即其飽和溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為59.2%，因此，本實(shí)驗(yàn)中使用的一水合檸檬酸溶液的最大質(zhì)量分?jǐn)?shù)為61.3%，并且選擇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%，42.9%的檸檬酸溶液作為對比參考，保持了反應(yīng)物的用量比。實(shí)驗(yàn)中化學(xué)藥品的用量如表3所示。

表3 化學(xué)藥品用量表Tab.3 Chemical dosage table

實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，將攪拌均勻的檸檬酸溶液倒入裝有堿粉的試管中并立即塞緊橡膠塞，以一定的頻率搖晃該試管模擬真人的呼吸狀態(tài)，同時(shí)使酸堿充分混合，產(chǎn)生的氣體通過橡膠管進(jìn)入窄口瓶中，推動(dòng)窄口瓶中的水通過長導(dǎo)管進(jìn)入量杯。在600 s內(nèi)，每30 s對量筒讀取一次讀數(shù)。根據(jù)液體體積隨時(shí)間的變化情況，繪制液體收集速率圖，即氣體產(chǎn)出速率圖。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

按照表3的藥品用量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在600 s的時(shí)間段內(nèi)，每組實(shí)驗(yàn)需記錄共計(jì)20次讀數(shù)，得到二氧化碳?xì)怏w體積V在該600 s內(nèi)的變化曲線如圖7所示，其中4條曲線按照序號(hào)分別對應(yīng)4個(gè)實(shí)驗(yàn)。

圖7 二氧化碳生成量隨時(shí)間變化曲線Fig.7 Curve of CO2 production over time

由表3與圖7得到的數(shù)據(jù)可以看出，反應(yīng)物總體積不變時(shí)，酸溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同對產(chǎn)生的氣體量和反應(yīng)速率均有影響。實(shí)驗(yàn)生成氣體的速率隨反應(yīng)時(shí)間的增加而減小，在500 s以后反應(yīng)生成氣體的量變化趨勢較為平緩。在溶解度內(nèi)酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，反應(yīng)速率越快。實(shí)驗(yàn)表明一水合檸檬酸飽和溶液與足量碳酸氫鈉粉末能夠得到最多的二氧化碳?xì)怏w，其反應(yīng)速率最快，是實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)的最佳配比。因此，本文最終選擇了質(zhì)量分?jǐn)?shù)為61.3%的檸檬酸溶液與足量碳酸氫鈉粉末在磁控膠囊中混合產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w的方案。

實(shí)驗(yàn)中使用藥品量相同的實(shí)驗(yàn)組，得到的CO2氣體量并不完全相等。分析可能導(dǎo)致這種情況的原因是，實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)物的質(zhì)量是通過化學(xué)反應(yīng)方程式計(jì)算出的理論數(shù)值，在稱量過程或轉(zhuǎn)移過程中可能存在少量誤差，導(dǎo)致實(shí)際參與反應(yīng)的兩組反應(yīng)物質(zhì)量不完全相等。

按照圖6所示的操作流程對膠囊模型性能進(jìn)行評估，使用乳膠氣球包裹內(nèi)含小磁鐵的樹脂膠囊模型，填充化學(xué)藥品進(jìn)行膠囊充放氣實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示，膠囊模型可以實(shí)現(xiàn)充放氣過程，且充放氣效果均明顯。整個(gè)過程中沒有發(fā)生漏液滲液的現(xiàn)象，顯示膠囊模型密閉性良好。

4 結(jié) 論

減肥膠囊作為一種新型的物理減肥方式，可以有效地方便肥胖人群在時(shí)間、飲食、運(yùn)動(dòng)等多方面進(jìn)行體重控制。本文針對提出的磁控充放氣減肥膠囊，探討了膠囊充放氣過程的化學(xué)反應(yīng)原理與方案，詳細(xì)描述了膠囊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；結(jié)合3D打印技術(shù)，制作實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，并通過磁力仿真與化學(xué)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了方案的可行性，對減肥膠囊的設(shè)計(jì)具有一定的參考意義。關(guān)于后續(xù)的工作可以考慮以下幾個(gè)方面：a. 對膠囊內(nèi)磁閥結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。由于磁鐵材質(zhì)本身性脆易碎，為保證磁閥多次開合后不損壞，還需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。b. 有關(guān)膠囊所附氣囊材料的實(shí)驗(yàn)。目前膠囊模型在使用乳膠氣球的情況下效果良好，但乳膠材料不耐腐蝕，在胃酸環(huán)境中還需要使用更加耐腐蝕且安全的材料。由于大部分被用作胃內(nèi)球囊且具有生物相容性的材料如聚氨酯、硅膠等雖具備一定的彈性，但不具備類似氣球材料的超彈性，因此安全可靠的氣囊材料還需進(jìn)一步研究。c. 對膠囊進(jìn)行體內(nèi)實(shí)驗(yàn)?？紤]到胃的不規(guī)則形狀以及胃內(nèi)復(fù)雜的物理環(huán)境，膠囊的充放氣過程還需體內(nèi)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證。