Έξυπνα στρώματα και αισθητήρες για την προστασία του πιο ευαίσθητου δέρματος

Άτομα που δεν μπορούν να αλλάξουν θέση ανεξάρτητα, όπως νεογέννητα, άρρωστοι και νοσηλευόμενοι ασθενείς, αργά ή γρήγορα, τείνουν να αναπτύσσονται δερματικές βλάβες που προκαλούνται από πίεση παρατεταμένη στο δέρμα.

Μόνο στην Ελβετία δαπανώνται περίπου 300 εκατομμύρια φράγκα κάθε χρόνο για τη θεραπεία του πληγές κατάκλισης – πρόβλημα που μπορεί να οδηγήσει σε γενική επιδείνωση της κατάστασης της υγείας και που μέχρι πρόσφατα φαινόταν ανυπέρβλητο.

Οι επιστήμονες του EMPA, ωστόσο, μόλις το κατέληξαν δύο λαμπρές λύσεις που θα μας επιτρέψει να αντιμετωπίσουμε το πρόβλημα των τραυματισμών λόγω πίεσης με αποφασιστικά έξυπνο τρόπο: ενώ στο εργαστήριο Biomimetic Membranes and Fabrics στο San Gallo εργαζόμαστε σε ένα ειδικό στρώμα για νεογέννητα, το έργο ProTex συγκεντρώνει ερευνητές από το EMPA, το Πανεπιστήμιο της Βέρνης, το Πανεπιστήμιο Εφαρμοσμένων Επιστημών της Ανατολικής Ελβετίας και την Bischoff Textil AG στο St. Gallen για την ανάπτυξη ενός «έξυπνοι» αισθητήρες υφασμάτων που θα βοηθήσει τα κλινήρη άτομα αποτρέποντας την εμφάνιση κατακλίσεων.

Οι επαναστατικοί αισθητήρες που μπορούν να εξοικονομήσουν εκατομμύρια μπαταρίες
«Έξυπνοι» φακοί επαφής για να εξερευνήσετε έναν νέο κόσμο

Ο δρόμος για την πρόληψη περνά μέσα από την επιστήμη

Όταν το δικό μας δέρμα υπόκειται σε υπερβολική πίεση για μεγάλο χρονικό διάστημα, καταλήγει να καταστραφεί. Ποια είναι τα αποτελέσματα δερματική αλλοίωση γνωστό ως κατακλίσεις, ένα πρόβλημα που επηρεάζει κυρίως άτομα που δεν μπορούν να αλλάξουν θέση ανεξάρτητα.

Οι πληθυσμοί υψηλού κινδύνου, σε αυτό το πλαίσιο, είναι κυρίως άτομα σε αναπηρικά αμαξίδια, ηλικιωμένοι και ορισμένοι νοσηλευόμενοι ασθενείς, συμπεριλαμβανομένων νεογνά σε μονάδες εντατικής θεραπείας.

Η θεραπεία αυτών των βλαβών είναι πολύπλοκη και αρκετά δαπανηρή. "επίσης", ισχυρίζεται Simon Annaheim, ερευνητής EMPA στο εργαστήριο βιομιμητικών μεμβρανών και υφασμάτων στο St. Gallen, «Οι υπάρχουσες ασθένειες μπορούν να επιδεινωθούν από αυτούς τους τραυματισμούς υπό πίεση". Ο πιο λογικός δρόμος που πρέπει να ακολουθηθεί, σύμφωνα με τον νεαρό μελετητή, θα ήταν αυτός του αποφύγετε τον σχηματισμό τέτοιων πληγών από την αρχή.

Το έργο στο οποίο εργάζεται ο ερευνητής του EMPA εστιάζει ιδιαίτερα στο ανάγκες των νεογνών. Τα χαρακτηριστικά του δέρματος, στην πραγματικότητα, είναι εντελώς διαφορετικά από τη μια ηλικία στην άλλη: εάν για τους ενήλικες οι κύριοι παράγοντες κινδύνου είναι η τριβή του δέρματος στην επιφάνεια και η έλλειψη αναπνοής των ιστών, όταν πρόκειται για νεογέννητα τα προβλήματα είναι τελείως διαφορετικού τύπου.

Σύμφωνα με τον Simon Annaheim, τα συμβατικά στρώματα δεν είναι κατάλληλα για μωρά που δεν μπορούν να κινηθούν ανεξάρτητα. Η ομάδα του επομένως συνεργάζεται με ερευνητές από το Πολυτεχνείο Ζυρίχης, Από 'Πανεπιστήμιο Εφαρμοσμένων Επιστημών της Ζυρίχης (ZHAW) και τοΠανεπιστημιακό Νοσοκομείο Παίδων Ζυρίχης για να βρείτε μια βέλτιστη επιφάνεια ανάπαυσης για το ευαίσθητο δέρμα των νεογνών.

Ρομποτική, ο αισθητήρας «χρωματισμού» που μιμείται την ευαισθησία του δέρματος
Το αποτέλεσμα… χαμαιλέοντας των βιοδιασπώμενων 3D αισθητήρων και οθονών

Ένα ειδικό στρώμα για το δέρμα των νεογνών

Να αναπτύξει ένα στρώμα ικανό να προσαρμόζεται ατομικές ανάγκες των νεογνών νοσηλευόμενοι στο νοσοκομείο, οι ερευνητές άρχισαν να προσδιορίζουν τις συνθήκες πίεσης σε διάφορες περιοχές του σώματος πολύ μικρών παιδιών:Οι αισθητήρες πίεσης μας το έδειξαν αυτό το κεφάλι, τους ώμους και το κάτω μέρος της σπονδυλικής στήλης είναι οι περιοχές που διατρέχουν μεγαλύτερο κίνδυνο από κατακλίσεις», εξηγεί ξανά ο Annaheim.

Ξεκινώντας από αυτή την υπόθεση, οι ερευνητές ανέπτυξαν ένα ειδικό στρώμα αέρα που αποτελείται από τρία δωμάτια που με τη βοήθεια του αισθητήρες πίεσης και ένας μικροεπεξεργαστής, μπορούν να φουσκωθούν με ακρίβεια μέσω μιας ηλεκτρονικής αντλίας, ελαχιστοποιώντας την πίεση που ασκείται σε διάφορες περιοχές του σώματος.

Χάρη σε μια διαδικασία υπέρυθρου λέιζερ που αναπτύχθηκε στο EMPA, ήταν δυνατή η παραγωγή του στρώματος χρησιμοποιώντας ένα εύκαμπτη και πολυστρωματική πολυμερή μεμβράνη, απαλό για το δέρμα και χωρίς ερεθιστικές ραφές.

Μετά την ανάπτυξη στο εργαστήριο, προχωρήσαμε στην πρακτική. Και το αποτέλεσμα των δοκιμών ήταν κάτι παραπάνω από πολλά υποσχόμενο: σε σύγκριση με ένα αφρώδες στρώμα, το πρωτότυπο μείωσε την πίεση σε ευάλωτα μέρη του σώματος έως και 40 τοις εκατό. Το μόνο που απομένει είναι να διευρυνθεί το εύρος της μελέτης: μια ευρύτερη έρευνα θα ξεκινήσει σύντομα στο Τμήμα Εντατικής Θεραπείας και Νεογνολογίας στο Πανεπιστημιακό Νοσοκομείο Παίδων της Ζυρίχης.

Έτσι τα εντερικά βακτήρια χαλούν τον ύπνο των παιδιών
Χώροι και υγεία: τα ελβετικά παραδείγματα του Château-d'Œx και του Lichtensteig

Έξυπνοι αισθητήρες για την πρόληψη των κατακλίσεων

Το δεύτερο έργο στα σκαριά στο EMPA εστιάζει στις ανάγκες των ενηλίκων, ξεκινώντας από μια πολύ βασική ιδέα: το κλειδί είναι μετατροπή παραγόντων κινδύνου των διαταραχών της αρτηριακής πίεσης σε σήματα συναγερμού που είναι χρήσιμα για τους χειριστές.

Όταν παραμένετε στην ίδια θέση για μεγάλο χρονικό διάστημα, καθισμένοι ή ξαπλωμένοι, η αρτηριακή πίεση και τα προβλήματα κυκλοφορίας προκαλούν έλλειψη οξυγόνου στους ιστούς: σε άτομα που μπορούν να κινούνται ελεύθερα, αυτό προκαλεί ένα αντανακλαστικό κίνησης που οδηγεί το άτομο σε αλλαγή θέσης. Σε άτομα με παραπληγία ή κώμα όμως αυτό νευρολογική ανατροφοδότηση μπορεί να σταματήσει.

Σε αυτές τις περιπτώσεις, ο κίνδυνος βλάβης των ιστών μπορεί να αναφερθεί έγκαιρα από ευφυείς αισθητήρες όπως αυτά που αναπτύχθηκαν σε Έργο ProTex, στην οποία συμμετέχουν ερευνητές από το EMPA, το Πανεπιστήμιο της Βέρνης, το Πανεπιστήμιο Εφαρμοσμένων Επιστημών της Ανατολικής Ελβετίας (OST) και την Bischoff Textil AG στο St. Gallen.

Το νέο σύστημα αισθητήρων αποτελείται από έξυπνα υφάσματα που σχετίζονται με συσκευές ανάλυσης δεδομένων σε πραγματικό χρόνο. »Οι φιλικοί προς το δέρμα υφασμάτινοι αισθητήρες περιέχουν δύο διαφορετικές λειτουργικές ίνες πολυμερούς", Εξηγεί Λουτσιάνο Μπόσελ του εργαστηρίου Βιομιμητικών και Κλωστοϋφαντουργικών Μεμβρανών του ΕΜΠΑ στο St. Gallen.

Εκτός από τις ευαίσθητες στην πίεση ίνες, οι ερευνητές ενσωμάτωσαν φωτοαγώγιμες πολυμερείς ίνες (POF) που επιτρέπουν τη μέτρηση του οξυγόνου:Μόλις μειωθεί η περιεκτικότητα σε οξυγόνο στο δέρμα, το σύστημα αισθητήρων σηματοδοτεί έναν αυξανόμενο κίνδυνο βλάβης των ιστών», εξηγεί η Boesel.

Τα δεδομένα μεταδίδονται απευθείας στον ασθενή ή στο νοσηλευτικό προσωπικό, επιτρέποντας την παρέμβαση πριν καταστραφεί ο ιστός.

Βοηθώντας όλους να γίνουν καλύτεροι: είναι υγεία στην εποχή της τεχνητής νοημοσύνης
Ένα «εργαστήριο ευρηματικότητας» για τον εμπλουτισμό του Νοσοκομείου Balgrist

ProTex: αισθητήρες υφασμάτων και οπτικές ίνες για μελλοντικά έξυπνα υφάσματα

I Αισθητήρες ProTex Μπορούν να ενσωματωθούν σε ρούχα όπως εσώρουχα ή κάλτσες και είναι σε θέση να μετρήσουν την πίεση και τον κορεσμό του οξυγόνου του δέρματος και των ιστών με τους οποίους έρχονται σε επαφή.

Όταν η περιεκτικότητα σε οξυγόνο μειώνεται και οι αισθητήρες ανιχνεύουν τον κίνδυνο τραυματισμού, ενεργοποιείται ένα σήμα συναγερμού. "Οι αισθητήρες μας αντιπροσωπεύουν μια νέα προσέγγιση φορητούς αισθητήρες και αποτελούν επίσης ένα σημαντικό βήμα προς τα «έξυπνα» ρούχα», εξηγεί Ούρσουλα Γουλφ του Πανεπιστημίου της Βέρνης.

Σε αυτό το έργο, τοΠανεπιστήμιο Εφαρμοσμένων Επιστημών της Ανατολικής Ελβετίας παρέχει μικροσκοπικές διεπαφές για οπτικές ίνες, ενώ ηEMPA συνεισφέρει τις οπτικές ίνες POF, που κατασκευάζονται μέσω μιας νέας διαδικασίας υγρής μικρορευστοποίησης που αναπτύχθηκε από το Πανεπιστήμιο. "Κανείς μας δεν μπορούσε να φέρει εις πέρας το έργο μόνος του», εξηγεί η Boesel.

Il nuovo Μέθοδος παραγωγής POF είναι ένα από τα τρία διπλώματα ευρεσιτεχνίας που προέκυψαν ως μέρος του έργου ProTex: μια σημαντική εξέλιξη, που επιτρέπει τον έλεγχο πολυμερικά συστατικά με τη σειρά των μικρομέτρων και μια πιο οικολογική επεξεργασία των ινών.

Ένα άλλο ενδιαφέρον δίπλωμα ευρεσιτεχνίας που γεννήθηκε από τις μελέτες για το έργο ProTex είναι α αναπνέον υφασμάτινο αισθητήρα που μπορεί να φορεθεί απευθείας στο δέρμα και που είναι ήδη κοντά στο να κυκλοφορήσει στην αγορά από Bernese spin-off Sensawear.

Με λίγα λόγια, η έρευνα προχωρά γρήγορα και οι επιστήμονες δεν κρύβουν την ικανοποίησή τους: "Τα αποτελέσματα και οι τεχνολογίες ProTex θα επιτρέψουν περαιτέρω εφαρμογές στον τομέα της τεχνολογίας υπολογιστών στο μέλλον φορητοί αισθητήρες και έξυπνα ρούχα», λέει ο Boesel με πεποίθηση.

Αναζητώντας το τέλειο πολυμερές: η αποστολή της Dorina Opris
Τρανζίστορ τυπωμένα σε χαρτί ή φιλμ PET; Η Ελβετία είναι σχεδόν εκεί…