«Мы намереваемся создавать тип бандажа, который мог диагностировать пролежни, поскольку они формируются, прежде чем повреждение достигает поверхности кожи», сказал Мишель Мэхарбиз, адъюнкт-профессор УКА Беркли электротехники и информатики и заголовка проекта умного бандажа. «Мы можем вообразить то, чтобы это было несомым медсестрой для целевых областей выборочной проверки на пациенте, или это могло быть включено в рану, одевающуюся, чтобы регулярно контролировать, как это заживает».Исследователи эксплуатировали электрические изменения, которые происходят, когда здоровая клетка начинает умирать.
Они проверили тонкий, неразрушающий бандаж на шкуре крыс и нашли, что устройство смогло обнаружить различные степени повреждения ткани последовательно через многократных животных.Занятие растущей проблемой со здоровьемРезультаты, изданные в журнале Nature Communications, могли обеспечить основное повышение усилий остановить проблему со здоровьем, которая поражает приблизительно 2,5 миллиона американских жителей по ежегодной стоимости $11 миллиардов.Пролежни или пролежни, являются травмами, которые могут закончиться после того, как продленное давление отключает соответствующее кровоснабжение к коже.
Областями, которые покрывают костлявые части тела, такие как пятки, бедра и копчик, являются общие места для пролежней. Пациенты, которые прикованы к постели или иначе испытывают недостаток в подвижности, больше всего находятся в опасности.
«К тому времени, когда Вы видите симптомы пролежня на поверхности кожи, обычно слишком поздно», сказал доктор Майкл Харрисон, преподаватель хирургии в UCSF и co-следователе исследования. «Этот бандаж мог обеспечить легкую систему раннего обнаружения, которая позволит вмешательство, прежде чем травма будет постоянной. Если Вы можете диагностировать пролежни вначале, решение легко. Просто снимите давление».
Пролежни связаны со смертельными зараженными инфекциями, и недавнее исследование показало, что разногласия смерти пациента больницы в 2.8 раза выше, когда у них есть пролежни. Растущее распространение диабета и ожирения увеличило факторы риска для пролежней.«Гений этого устройства – то, что оно смотрит на электрические свойства ткани оценить размер ущерба.
У нас в настоящее время нет никакого другого способа сделать это в клинической практике», сказал Харрисон. «Это занимается большой проблемой, которую многие люди пытались решить за прошлые 50 лет. Поскольку клиницист и кто-то, кто боролся с этой клинической проблемой, этот бандаж, великие».Клетки как конденсаторы и резисторы
Исследователи напечатали множество десятков электродов на тонкий, гибкий фильм. Они освободили от обязательств очень маленький ток между электродами, чтобы создать пространственную карту основной ткани, основанной на потоке электричества на различных частотах, техника, названная спектроскопией импеданса.Исследователи указали, что мембрана клетки относительно непроницаема, функционируя правильно, таким образом действуя как изолятор к проводящему содержанию клетки и проводя сравнение к конденсатору.
Поскольку клетка начинает умирать, целостность клеточной стенки начинает ломаться, позволяя электрическим сигналам просочиться через, во многом как резистор.«Наше устройство – всесторонняя демонстрация, что здоровье ткани в живом организме может быть в местном масштабе нанесено на карту, используя спектроскопию импеданса», сказала автор лидерства исследования Сара Свишер, кандидат доктора философии в электротехнике и информатике в УКЕ Беркли.
Чтобы подражать ране давления, исследователи мягко сжали голую шкуру крыс между двумя магнитами. Они оставили магниты в месте в течение одного или трех часов, в то время как крысы возобновили нормальную деятельность.
Возобновление кровотока после магнитов было удалено вызванное воспаление и окислительное повреждение, которое ускорило некроз клеток. Умный бандаж использовался, чтобы собрать данные один раз в день в течение по крайней мере трех дней, чтобы отследить прогрессирование ран.Умный бандаж смог обнаружить изменения в электрическом сопротивлении, согласовывающемся с увеличенной мембранной проходимостью, отметкой умирающей клетки.
Не удивительно, один час давления произвел легкое, обратимое повреждение ткани, в то время как три часа давления произвели более серьезную, постоянную травму.Многообещающее будущее«Одна из вещей, которая делает этот роман работы, – то, что мы проявили комплексный подход к пониманию, как техника могла использоваться, чтобы наблюдать развивающиеся раны на сложной ткани», сказал Свишер. «В прошлом люди использовали спектроскопию импеданса для клеточных культур или относительно простых измерений в ткани. Что делает, это уникальное расширяет это, чтобы обнаружить и извлечь полезную информацию из ран, развивающихся в теле. Это – большой прыжок».
Мэхарбиз сказал, что перспектива этого и другого умного исследования бандажа ярка.«Поскольку технология становится более миниатюризированной, и поскольку мы узнаем больше, и больше об ответах тело имеет к болезни и травме, мы в состоянии построить бандажи, которые очень интеллектуальны», сказал он. «Вы можете вообразить будущее, где бандаж, который Вы или врач ставите, мог на самом деле сообщить большую интересную информацию, которая могла использоваться, чтобы улучшить уход за больным».