Intelligente madrasser og sensorer til at beskytte den mest sarte hud

Mennesker, der ikke er i stand til at skifte stilling selvstændigt, såsom nyfødte, syge og indlagte patienter, har før eller siden tendens til at udvikle hudlæsioner forårsaget af tryk langvarig på huden.

Alene i Schweiz bruges omkring 300 millioner francs hvert år på behandling af liggesår – et problem, der kan føre til en generel forværring af sundhedstilstanden, og som indtil for nylig virkede uoverkommeligt.

EMPA-forskerne kom dog lige med det to geniale løsninger som vil give os mulighed for at tackle problemet med trykskader på en decideret smart måde: mens vi i Biomimetic Membranes and Fabrics-laboratoriet i San Gallo arbejder på en specialmadras til nyfødte, samler ProTex-projektet forskere fra EMPA, University of Bern, University of Applied Sciences of Eastern Switzerland og Bischoff Textil AG i St. Gallen i udviklingen af ​​en "intelligente" tekstilsensorer som vil hjælpe sengeliggende mennesker ved at forhindre opståen af ​​tryksår.

De revolutionerende sensorer, der kan spare millioner af batterier
"Smarte" kontaktlinser til at udforske en ny verden

Vejen til forebyggelse går gennem videnskaben

Når vores hud udsættes for for stort tryk i længere tid, ender det med at blive beskadiget. Hvilke resultater er læsioni kutane kendt som liggesår, et problem, der hovedsageligt rammer mennesker, der ikke kan ændre stilling selvstændigt.

Højrisikopopulationerne er i denne sammenhæng hovedsageligt personer i kørestol, ældre og nogle indlagte patienter, bl.a. nyfødte på intensivafdelinger.

Behandlingen af ​​disse læsioner er kompleks og ret dyr. “også", han hævder Simon Annaheim, EMPA-forsker ved Biomimetic Membranes and Textiles Laboratory i St. Gallen, “Eksisterende sygdomme kan forværres af disse trykskader“. Den mest fornuftige vej at gå, ifølge den unge lærde, ville være den undgå dannelsen af ​​sådanne sår fra begyndelsen.

Det projekt, EMPA-forskeren arbejder med, fokuserer særligt på behov hos nyfødte. Hudens egenskaber er faktisk helt forskellige fra en alder til en anden: hvis de vigtigste risikofaktorer for voksne er hudens friktion på overfladen og stoffernes manglende åndbarhed, når det kommer til nyfødte, er problemerne de er af en helt anden type.

Ifølge Simon Annaheim er konventionelle madrasser ikke egnede til babyer, der ikke kan bevæge sig selvstændigt. Hans team arbejder derfor med forskere fra Zürich polytekniske læreanstalt, afZürich University of Applied Sciences (ZHAW) ogUniversitetsbørnehospitalet Zürich at finde en optimal hvileflade til nyfødtes sarte hud.

Robotics, "farve"-sensoren, der imiterer hudens følsomhed
Effekten... kamæleon af biologisk nedbrydelige 3D-sensorer og skærme

En speciel madras til huden på nyfødte

At udvikle en madras, der er i stand til at tilpasse sig individuelle behov hos nyfødte indlagt på hospital begyndte forskerne med at bestemme trykforholdene i forskellige områder af kroppen hos meget små børn: "Det viste vores tryksensorer hovedet, skuldrene og den nederste del af rygsøjlen de er de områder med størst risiko for liggesår“, forklarer Annaheim igen.

Med udgangspunkt i denne antagelse udviklede forskerne en speciel luftmadras bestående af tre værelser som ved hjælp af tryksensorer og en mikroprocessor, kan pustes op præcist via en elektronisk pumpe, hvilket minimerer trykket, der udøves på forskellige områder af kroppen.

Takket være en infrarød laserproces udviklet hos EMPA, var det muligt at fremstille madrassen ved hjælp af en fleksibel og flerlags polymer membran, skånsom mod huden og fri for irriterende sømme.

Efter udvikling i laboratoriet gik vi videre til praksis. Og resultatet af testene var mere end lovende: sammenlignet med en skummadras reducerede prototypen presset på sårbare dele af kroppen op til 40 pct. Tilbage er blot at udvide omfanget af undersøgelsen: en større undersøgelse vil snart begynde på afdelingen for intensivmedicin og neonatologi på universitetets børnehospital i Zürich.

Således ødelægger tarmbakterier børns søvn
Rum og sundhed: de schweiziske eksempler på Château-d'Œx og Lichtensteig

Intelligente sensorer til at forhindre liggesår

Det andet projekt i pipelinen hos EMPA fokuserer på voksnes behov, ud fra et meget grundlæggende koncept: nøglen er konvertere risikofaktorer af blodtryksforstyrrelser til alarmsignaler, der er nyttige for operatører.

Når du forbliver i samme stilling i lang tid, sidder eller ligger ned, forårsager blodtryks- og cirkulationsproblemer iltmangel i vævene: hos personer, der er i stand til at bevæge sig frit, udløser dette en bevægelsesrefleks, som får motivet til at skifte stilling. Hos mennesker med paraplegi eller koma er dette dog neurologisk feedback kan stoppes.

I disse tilfælde kan risikoen for vævsskade indberettes tidligt pr intelligente sensorer som dem, der er udviklet i ProTex projekt, som involverer forskere fra EMPA, University of Bern, University of Applied Sciences of Eastern Switzerland (OST) og Bischoff Textil AG i St. Gallen.

Det nye sensorsystem består af smarte stoffer forbundet med realtidsdataanalyseenheder. "Hudvenlige tekstilsensorer indeholder to forskellige funktionelle polymerfibre“, Forklarer han Luciano Boesel fra laboratoriet for biomimetiske og tekstilmembraner i EMPA i St. Gallen.

Ud over trykfølsomme fibre integrerede forskerne lysledende polymerfibre (POF) som gør det muligt at måle ilt: "Så snart iltindholdet i huden falder, signalerer sensorsystemet en stigende risiko for vævsskade“, forklarer Boesel.

Dataene overføres direkte til patienten eller plejepersonalet, hvilket gør det muligt at gribe ind, før vævet beskadiges.

Hjælper alle med at blive bedre: det er sundhed i AI's tidsalder
Et "opfindsomhedslaboratorium" til at berige Balgrist Hospital

ProTex: tekstilsensorer og optiske fibre til fremtidens smarte stoffer

I ProTex sensorer de kan integreres i tøj såsom undertøj eller sokker og er i stand til at måle trykket og iltmætningen af ​​huden og det væv, som de er i kontakt med.

Når iltindholdet falder, og sensorer registrerer risikoen for skader, aktiveres et alarmsignal. “Vores sensorer repræsenterer en ny tilgang til bærbare sensorer og de er også et vigtigt skridt hen imod 'smart' tøj'", forklarer Ursula Wolf fra universitetet i Bern.

I dette projekt erØstschweitz University of Applied Sciences giver miniaturiserede grænseflader til optiske fibre, mensEMPA bidrager med POF optiske fibre, lavet gennem en ny mikrofluidisk vådspinningsproces udviklet af universitetet. “Ingen af ​​os kunne udføre projektet alene“, forklarer Boesel.

Den nye POF produktionsmetode det er et af de tre patenter, der opstod som en del af ProTex-projektet: en vigtig udvikling, som giver mulighed for kontrol af polymere komponenter i størrelsesordenen mikrometer og en mere økologisk forarbejdning af fibrene.

Et andet interessant patent født fra undersøgelserne til ProTex-projektet er en åndbar tekstilsensor som kan bæres direkte på huden og som allerede er tæt på at blive lanceret på markedet pr Bernese spin-off Sensawear.

Kort sagt går forskningen hurtigt, og forskerne lægger ikke skjul på deres tilfredshed: "ProTex resultater og teknologier vil muliggøre yderligere anvendelser inden for computerteknologi i fremtiden bærbare sensorer og smart tøj“, siger Boesel med overbevisning.

På jagt efter den perfekte polymer: Dorina Opris mission
Transistorer trykt på papir eller PET-film? Schweiz er der næsten...