مراتب وأجهزة استشعار ذكية لحماية البشرة الأكثر حساسية

يميل الأشخاص غير القادرين على تغيير وضعيتهم بشكل مستقل، مثل الأطفال حديثي الولادة والمرضى والمرضى في المستشفيات، عاجلاً أم آجلاً، إلى التطور آفات الجلد الناجمة عن الضغط لفترات طويلة على الجلد.

في سويسرا وحدها، يتم إنفاق حوالي 300 مليون فرنك سنويًا على علاج التقرحات – مشكلة يمكن أن تؤدي إلى تدهور عام في الحالة الصحية والتي بدت حتى وقت قريب غير قابلة للحل.

ومع ذلك، فقد توصل علماء EMPA إلى هذا الأمر للتو اثنين من الحلول الرائعة مما سيسمح لنا بمعالجة مشكلة إصابات الضغط بطريقة ذكية بالتأكيد: بينما في مختبر الأغشية والأقمشة المحاكاة الحيوية في سان جالو، نعمل على مرتبة خاصة لحديثي الولادة، يجمع مشروع ProTex باحثين من EMPA وجامعة برن وجامعة العلوم التطبيقية في شرق سويسرا وBischoff Textil AG في سانت غالن لتطوير نظام أجهزة استشعار النسيج "الذكية". مما سيساعد طريح الفراش عن طريق منع ظهور تقرحات الضغط.

أجهزة الاستشعار الثورية التي يمكنها توفير ملايين البطاريات
عدسات لاصقة "ذكية" لاستكشاف عالم جديد

الطريق إلى الوقاية يمر عبر العلم

عندما لنا جلد إذا تعرض لضغط زائد لفترة طويلة من الزمن، فإنه ينتهي بالتلف. ما هي النتائج الآفات الجلدية تُعرف بتقرحات الفراش، وهي مشكلة تؤثر بشكل رئيسي على الأشخاص الذين لا يستطيعون تغيير وضعيتهم بشكل مستقل.

السكان الأكثر عرضة للخطر، في هذا السياق، هم بشكل رئيسي الأشخاص الذين يستخدمون الكراسي المتحركة وكبار السن وبعض المرضى في المستشفيات، بما في ذلك الأطفال حديثي الولادة في وحدات العناية المركزة.

علاج هذه الآفات معقد ومكلف للغاية. "أيضا"يقول سيمون أنهايم، باحث EMPA في مختبر الأغشية والمنسوجات المحاكاة الحيوية في سانت غالن، “يمكن أن تتفاقم الأمراض الموجودة بسبب إصابات الضغط هذه". إن الطريق الأكثر منطقية الذي يجب اتباعه، وفقًا للباحث الشاب، هو طريق تجنب تكون مثل هذه الجروح منذ البداية.

يركز المشروع الذي يعمل عليه باحث EMPA بشكل خاص احتياجات الأطفال حديثي الولادة. في الواقع، تختلف خصائص الجلد تمامًا من عمر إلى آخر: إذا كانت عوامل الخطر الرئيسية بالنسبة للبالغين هي احتكاك الجلد على السطح وعدم تهوية الأقمشة، فعندما يتعلق الأمر بالأطفال حديثي الولادة، فإن المشاكل إنهم من نوع مختلف تمامًا.

وفقا لسيمون أنهايم، المراتب التقليدية ليست مناسبة للأطفال الذين لا يستطيعون التحرك بشكل مستقل. ولذلك يعمل فريقه مع باحثين من زيوريخ بوليتكنيكوديل 'جامعة زيورخ للعلوم التطبيقية (زاو) ومستشفى الأطفال الجامعي زيوريخ للعثور على سطح مثالي للراحة للبشرة الحساسة لحديثي الولادة.

الروبوتات، جهاز استشعار "اللون" الذي يحاكي حساسية الجلد
تأثير… حرباء لأجهزة الاستشعار والشاشات ثلاثية الأبعاد القابلة للتحلل

مرتبة خاصة لبشرة الأطفال حديثي الولادة

لتطوير مرتبة قادرة على التكيف معها الاحتياجات الفردية لحديثي الولادة في المستشفى، بدأ الباحثون بتحديد ظروف الضغط في مناطق مختلفة من جسم الأطفال الصغار جدًا:أظهرت أجهزة استشعار الضغط لدينا ذلك الرأس والكتفين والجزء السفلي من العمود الفقري فهي المناطق الأكثر عرضة لخطر الإصابة بتقرحات الفراش"، تشرح أنهايم مرة أخرى.

وانطلاقاً من هذا الافتراض، قام الباحثون بتطوير مرتبة هوائية خاصة مكونة من ثلاث غرف والتي بمساعدة أجهزة استشعار الضغط والمعالج الدقيق، يمكن تضخيمه بدقة عبر مضخة إلكترونية، مما يقلل الضغط الذي يمارس على مناطق مختلفة من الجسم.

بفضل عملية الليزر بالأشعة تحت الحمراء التي تم تطويرها في EMPA، كان من الممكن إنتاج المرتبة باستخدام غشاء بوليمر مرن ومتعدد الطبقات‎لطيف على البشرة وخالي من اللحامات المهيجة.

وبعد التطوير في المختبر، انتقلنا إلى الممارسة. وكانت نتيجة الاختبارات أكثر من واعدة: فمقارنة بالمرتبة الإسفنجية، قلل النموذج الأولي الضغط على الأجزاء الضعيفة من الجسم ما يصل إلى 40 في المئة. كل ما تبقى هو توسيع نطاق الدراسة: سيبدأ تحقيق أكبر قريبًا في قسم طب العناية المركزة وطب حديثي الولادة في مستشفى الأطفال الجامعي في زيوريخ.

وهكذا تفسد البكتيريا المعوية نوم الأطفال
المساحات والصحة: ​​الأمثلة السويسرية على Château-d'Œx و Lichtensteig

أجهزة استشعار ذكية لمنع تقرحات الفراش

يركز المشروع الثاني قيد التنفيذ في EMPA على احتياجات البالغين، بدءًا من مفهوم أساسي للغاية: المفتاح هو تحويل عوامل الخطر من اضطرابات ضغط الدم إلى إشارات إنذار مفيدة للمشغلين.

عند البقاء على نفس الوضعية لفترة طويلة، سواء كنت جالسة أو مستلقية، فإن ذلك يسبب مشاكل في ضغط الدم والدورة الدموية نقص الأكسجين في الأنسجة: عند الأشخاص القادرين على التحرك بحرية، يؤدي هذا إلى تحفيز منعكس الحركة مما يؤدي إلى تغيير موضع الشخص. ومع ذلك، يحدث هذا عند الأشخاص المصابين بالشلل النصفي أو الغيبوبة ردود الفعل العصبية يمكن إيقافها.

في هذه الحالات، يمكن الإبلاغ عن خطر تلف الأنسجة مبكرًا أجهزة استشعار ذكية مثل تلك التي تم تطويرها في مشروع بروتكس، والتي تضم باحثين من EMPA، وجامعة برن، وجامعة العلوم التطبيقية في شرق سويسرا (OST) وBischoff Textil AG في سانت غالن.

يتكون نظام الاستشعار الجديد من الأقمشة الذكية المرتبطة بأجهزة تحليل البيانات في الوقت الحقيقي. "تحتوي أجهزة استشعار النسيج الصديقة للبشرة على اثنين من ألياف البوليمر الوظيفية المختلفة"، هو يوضح لوتشيانو بوسيل من مختبر المحاكاة الحيوية والأغشية النسيجية التابع لـ EMPA في سانت غالن.

بالإضافة إلى الألياف الحساسة للضغط، قام الباحثون بدمجها ألياف البوليمر الموصلة للضوء (POF) والتي تسمح بقياس الأكسجين: "بمجرد انخفاض محتوى الأكسجين في الجلد، يشير نظام الاستشعار إلى زيادة خطر تلف الأنسجة"، يشرح بوسيل.

يتم نقل البيانات مباشرة إلى المريض أو طاقم التمريض، مما يسمح بالتدخل قبل تلف الأنسجة.

مساعدة الجميع على التحسن: إنها الصحة في عصر الذكاء الاصطناعي
"مختبر البراعة" لإثراء مستشفى بالجريست

ProTex: أجهزة استشعار النسيج والألياف الضوئية للأقمشة الذكية المستقبلية

I أجهزة استشعار بروتكس يمكن دمجها في الملابس مثل الملابس الداخلية أو الجوارب وتكون قادرة على قياس الضغط وتشبع الأكسجين في الجلد والأنسجة التي تتلامس معها.

عندما ينخفض ​​محتوى الأكسجين وتكتشف أجهزة الاستشعار خطر الإصابة، يتم تنشيط إشارة إنذار. "تمثل أجهزة الاستشعار لدينا نهجا جديدا ل أجهزة الاستشعار المحمولة وهي أيضًا خطوة مهمة نحو الملابس "الذكية"."، يوضح أورسولا وولف من جامعة برن.

في هذا المشروع،جامعة شرق سويسرا للعلوم التطبيقية يوفر واجهات مصغرة للألياف الضوئية، في حين أنEMPA يساهم بالألياف الضوئية POF، التي يتم تصنيعها من خلال عملية غزل رطب ميكروفلويديك جديدة طورتها الجامعة. "لا أحد منا يستطيع تنفيذ المشروع بمفرده"، يشرح بوسيل.

الجديد طريقة إنتاج POF إنها إحدى براءات الاختراع الثلاث التي ظهرت كجزء من مشروع ProTex: تطور مهم يسمح بالتحكم في مكونات البوليمر بترتيب الميكروميتر ومعالجة أكثر بيئية للألياف.

براءة اختراع أخرى مثيرة للاهتمام نشأت من الدراسات الخاصة بمشروع ProTex هي مستشعر نسيج قابل للتنفس والتي يمكن ارتداؤها مباشرة على الجلد والتي اقتربت بالفعل من طرحها في السوق بيرنيز العرضية Sensawear.

باختصار، الأبحاث تتحرك بسرعة، ولا يخفي العلماء رضاهم: "ستمكن نتائج وتقنيات ProTex من المزيد من التطبيقات في مجال تكنولوجيا الكمبيوتر في المستقبل أجهزة استشعار يمكن ارتداؤها والملابس الذكية"، يقول بوسيل باقتناع.

بحثًا عن البوليمر المثالي: مهمة Dorina Opris
ترانزستورات مطبوعة على ورق أو فيلم PET؟ سويسرا على وشك الوصول ...