《Nature》子刊,无需电池的无线软传感器!连续多站点测量患者压力、温度

连续测量皮肤界面局部压力和温度的技术可以为评估风险和警告需要采取预防措施的改进的定量方法提供基础。因此,持续监测关键皮肤界面的压力和温度的能力有助于指导护理策略,最大限度地减少住院患者或卧床不起的人发生压力损伤的可能性。传感器和完整系统的实验评估包括关键特征的台式测量和数值模拟。

目前世界上出现越来越多人群出现压力性损伤。这些损伤对应于皮肤和下层组织的局部损伤,通常是在骨突出处。对患者的影响包括剧烈疼痛、功能丧失、行动不便以及与蜂窝织炎、骨髓炎等并发症相关的风险和败血症。主要的预防模式包括由护理人员定期重新定位(例如,俯卧、侧卧或仰卧)患者或通过使用可调节床垫。这些方法可降低发生压力性损伤的风险,但仍不足以完全防止其发生。皮肤温度的局部变化可以作为附加指示器。连续测量皮肤界面局部压力和温度的技术可以为评估风险和警告需要采取预防措施的改进的定量方法提供基础。此前报道的方法通常无法准确跟踪溃疡相关变量(温度、压力以及血流量等)或者存在压力范围内涉及滞后、漂移和非线性方面的一些缺点。因此,持续监测关键皮肤界面的压力和温度的能力有助于指导护理策略,最大限度地减少住院患者或卧床不起的人发生压力损伤的可能性。最有前途的策略之一是利用类皮肤无线设备技术,该技术可以无创地连接到解剖结构的相关区域,以连续监测与各种患者状况相关的生理信号。一个具体的例子涉及各种皮肤界面处的压力和温度传感器,包括那些到床垫、假肢插座或皮肤治疗压力服的传感器。

鉴于此,美国西北大学黄永刚教授和John A. Rogers教授以及韩国科学技术高等研究院Inkyu Park教授介绍了一种柔软的、可贴在皮肤上的传感器系统。该设计包括基于膜偏转的压力响应元件和无电池无线操作模式,能够在身体的关键位置进行多站点测量。这样的设备从安装在床上用品下并连接到无线阅读器和位于床边的多路复用器的一对主天线以顺序读出方案产生连续、同时的压力和温度读数。传感器和完整系统的实验评估包括关键特征的台式测量和数值模拟。涉及两名偏瘫患者和一名四肢瘫痪患者的临床试验证明了该技术在运营医院环境中的可行性、功能性和长期稳定性

文章亮点:

1、作者介绍的无线传感系统中的传感器能够连续监测整个身体选定位置的压力和温度。由此产生的信息在多个位置同时收集而不会刺激皮肤表面,为早期诊断和预防压力性损伤提供了可能。

2、压力传感器可以准确地测量整个相关范围(<10 kPa)的压力,没有滞后或漂移,并且具有高度的线性度,如台式研究所示,并通过基本力学的数值模拟验证。

3、用于电力传输和数据通信的两个多路复用天线有助于对安装在全身覆盖范围内感兴趣的解剖位置的多个无线设备的压力和温度进行准确、可重复和连续的监测。涉及两名偏瘫患者和一名四肢瘫痪患者的临床试验证明了可行性。

图1无电池无线压力和温度传感平台的示意图和图像

图2 基于膜偏转的压力传感器的设计特点和性能特点

图3用于测量躺在床上时皮肤接口处的压力和温度的无电池无线电子传感系统的示意图和照片以及无线接口的相关特性

图4使用无线传感平台连续测量健康受试者在不同卧姿(包括仰卧、俯卧和侧卧)下的压力和温度

全文链接:

https://www.nature.com/articles/s41467-021-25324-w

本文版权归原作者所有,文章内容不代表平台观点或立场。如有关于文章内容、版权或其他问题请与我方联系,我方将在核实情况后对相关内容做删除或保留处理!联系邮箱: yzhao@koushare.com

随便看看别的百科