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'智能绷带'检测床溃疡

经过加州大学伯克利分校|2015年3月17日

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智能绷带通过将金电极印刷到薄的塑料上而制造。该柔性传感器使用阻抗光谱检测肉眼看不见的褥疮。(图片由UC Berkeley提供)工程师在加州大学,伯克利该公司正在开发一种新型绷带,它的作用远不止止因纸张划伤或擦伤膝盖而出血。

由于灵活的电子产品的发展,研究人员与加州大学旧金山分校的同事们合作,创建了一个新的“智能绷带”,使用电流检测早期组织损伤压力溃疡、褥疮、前就被人眼所看到的——虽然复苏仍然是可能的。

加州大学伯克利分校电子工程和计算机科学副教授、智能绷带项目负责人米歇尔·马哈比兹(Michel Maharbiz)说:“我们打算发明一种绷带,它可以在褥疮形成时,在损害到达皮肤表面之前检测到它们。”“我们可以想象,护士带着它对病人的目标区域进行抽查,或者把它与伤口敷料结合起来,定期监测伤口的愈合情况。”

研究人员利用了健康细胞开始死亡时发生的电气变化。它们在大鼠皮肤上测试了薄的无侵入性绷带,发现该装置能够在多种动物中始终检测不同程度的组织损伤。

解决日益严重的健康问题

该调查结果将于3月17日星期二发布,在“期刊”中自然通讯,可以提供努力解决损害健康问题的重大推动,这些问题的每年成本为110亿美元。

压力溃疡或褥疮是伤害,可能导致长期压力切断皮肤充足的血液供应。覆盖身体的骨骼部位的区域,例如高跟鞋,臀部和尾骨,是褥疮的常见网站。卧床或以其他方式缺乏流动性的患者最具风险。

“当你看到皮肤表面的床上迹象时,通常为时已晚,”UCSF手术教授Michael Harrison博士和该研究的共同调查员说。“此绷带可以提供一项简单的早期预警系统,可以在伤害永久性之前进行干预。如果您可以提前检测褥疮,则溶液很容易。只是避开压力。“

褥疮与致命的败血症感染有关,最近的研究表明,住院病人患压疮时死亡的几率要高出2.8倍。糖尿病和肥胖症的流行增加了褥疮的危险因素。

“该装置的天才是看着组织的电性质来评估损伤。我们目前没有其他方式在临床实践中做到这一点,“哈里森说。“这是解决许多人在过去的50年里试图解决的重要问题。作为一个临床医生和努力解决这个临床问题的人,这种绷带很棒。“

电池作为电容器和电阻器

研究人员将数十个电极阵列印在薄,柔性薄膜上。它们在电极之间放电非常小的电流,基于不同频率的电流,一种称为阻抗光谱的技术来产生基础组织的空间图。

研究人员改变了施加在皮肤上的压力,造成了不同程度的褥疮。橙色的六边形标记了绷带在皮肤上的位置,蓝色的虚线圈突出了对组织施加压力的位置。“可逆损伤”的例子突出了“智能绷带”阻抗传感器的敏感性,因为伤口在皮肤表面是看不到的。(加州大学伯克利分校提供原理图)

研究人员指出,当正常运行时,电池的膜相对不可渗透,从而使绝缘体类似于电池的导电内容物并与电容器进行比较。当电池开始死时,电池壁的完整性开始分解,允许电信号泄漏,就像电阻一样。

“我们的设备是一项综合演示,即生物体中的组织健康可以使用阻抗谱局部映射,”研究铅作者莎拉·斯沃克,博士学位说道。UC Berkeley的电气工程和计算机科学的候选人。

为了模仿压力伤口,研究人员轻轻挤压了两个磁铁之间的大鼠的裸露皮肤。当大鼠恢复正常活动时,它们将磁铁放置在一三个小时内。除去磁体后恢复血液流动导致炎症和氧化损伤加速细胞死亡。智能绷带用于每天收集一次数据至少三天以跟踪伤口的进度。

这种智能绷带能够检测到与细胞膜通透性增加相一致的电阻变化,这是细胞死亡的标志。不足为奇的是,一个小时的压力会造成轻微的、可逆的组织损伤,而三个小时的压力会造成更严重的、永久性的损伤。

有前途的未来

斯威舍说:“这项工作的新颖之处在于,我们采用了一种全面的方法来理解如何使用这项技术来观察复杂组织中的伤口发展。”“过去,人们使用阻抗谱技术进行细胞培养或组织中相对简单的测量。这种方法的独特之处在于,它可以检测和提取身体伤口中产生的有用信息。这是一个很大的飞跃。”

Maharbiz说,这个和其他智能绷带研究的前景是光明的。

他说:“随着技术越来越小型化,随着我们越来越了解身体对疾病和伤害的反应,我们能够制造非常智能的绷带。”“你可以想象,在未来,你或医生戴上的绷带可以报告很多有趣的信息,可以用来改善病人护理。”


了下:电容器,材料•先进


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