可持续监测轮椅患者压力、温度和水合作用的无线多模态传感器
2023-02-24 20:05:55 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
这种无电池、无线多模态传感器和可移动传感系统，可粘贴在受试者皮肤上，用于持续监测其在轮椅上移动或静止时的皮肤界面压力、温度和水合作用。粘附在多个关键位置的压力、温度和皮肤电反应（GSR）传感器为患者提供了一种准确、定量的监测方法。
压力性损伤是指由于长时间压迫骨突起而对皮肤或下层组织造成的局部损伤，并因皮肤温度和水合作用水平升高而恶化。这些压力性损伤通常发生在行动不便、长期坐轮椅和卧床的患者中。因此，需要为患者或医护人员提供技术支持，以持续测量患者关键位置的压力，并在需要重新移动位置时发出警报。此外，持续测量皮肤温度和水合作用水平也对防止压力性损伤至关重要。然而，这些损伤的早期诊断和预防仍然具有挑战性。
据麦姆斯咨询报道，近期，韩国科学技术研究院（KIST）、韩国原子能研究所（KAERI）、伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校（UIUC）、大连理工大学、西北大学等研究团队联合提出一种无电池、无线多模态传感器和可移动传感系统，可粘贴在受试者皮肤上，用于持续监测其在轮椅上移动或静止时的皮肤界面压力、温度和水合作用。粘附在多个关键位置的压力、温度和皮肤电反应（GSR）传感器为患者提供了一种准确、定量的监测方法，可有效防止长时间坐轮椅造成的压力性损伤。相关研究成果已发表于npj Flexible Electronics期刊。
无电池、无线、可贴肤的传感平台和可移动系统
该传感平台设计包括一个采用纳米级封装以提高灵敏度的裂纹激活（crack-activated）压力传感器，一个用于测量皮肤温度的温度传感器，以及一个用于测量皮肤水合作用水平的皮肤电反应传感器。与轮椅集成的可移动传感系统由主天线、多路复用器、近场通信（NFC）阅读器、便携式电池和便携式设备（笔记本电脑和智能手机）组成，用于在静止或移动时为受试者身上的传感器提供电力输送和数据通信。该可移动系统能够与安装在轮椅使用者皮肤界面上的多个无线设备进行数据通信和能量收集，可覆盖全身。
在坐姿引起的压力低于100 kPa时，该压力传感器表现出更高的灵敏度、鲁棒性，同时对弯曲和剪切力不敏感。此外，它不仅具有较高的电阻变化（Δ R/R0= 2.5% @ 100 kPa），而且具有与传统金膜相似的高线性度、低滞后和长期稳定性。
无电池、无线多模态传感器的性能特点
该可移动传感系统与四个多路复用天线相结合，通过安装在轮椅使用者关键位置的多个传感器，能够在受试者固定或运动中准确、可重复和持续地测量压力、温度和水合作用水平。研究人员通过研究证明了该传感系统的性能，并通过数值模拟进行了验证。实验评估项目包括：使用可移动传感系统测量最大操作距离、运行时间和室外人行道的信号监控，针对轮椅上的脊髓损伤（SCI）患者进行临床试验，以及为减轻压力采取的体重转移行为。实验证明了该无电池、无线传感器和可移动系统的可行性与稳定性。
持续测量脊髓损伤住院截瘫患者的压力、温度和水合作用
持续测量定期来医院门诊治疗的脊髓损伤截瘫患者的压力、温度和水合作用
总而言之，这项研究提出的多模态传感平台和可移动传感系统，可以有效帮助脊髓损伤患者以及因事故或手术导致身体特定位置急性活动减少的轮椅患者预防由于长期坐着造成的压力性损伤。通过在感兴趣位置部署越来越多的传感器，所收集的数据能够提供患者关键皮肤位置的时空压力、温度和水合分布的医学信息。通过增加额外的传感器，包括在无电池无线传感平台中测量剪切力或皮肤红斑的传感器，还有助于增强研究者对皮肤损伤机制的理解。
作为一种开创性的方法，这项研究为开发预防坐姿引起的压力性损伤的传感器和系统提供了新的思路。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41528-023-00238-3
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