Patuloy na sinusubaybayan ng bagong patch ng balat ang mga signal ng cardiovascular at antas ng biochemical

Ang malambot na nababanat na patch na ito ay maaaring sabay na kontrolin ang presyon ng dugo at antas ng biochemical ng isang gumagamit. May-akda: Wang Laboratory / UC San Diego

Ang mga inhinyero sa University of California, San Diego ay nakabuo ng isang malambot na nababanat na patch ng balat na maaaring isuot sa leeg upang patuloy na masubaybayan ang presyon ng dugo at rate ng puso kapag sumusukat sa glucose pati na rin lactate, alkohol o caffeine. Ito ang unang aparato sa ilong na sabay na sumusubaybay sa mga signal ng cardiovascular at maraming antas ng biochemical sa katawan ng tao.

“Ang ganitong uri ng mga naisusuot ay makakatulong sa mga taong may pangunahing karamdaman sa medisina para sa regular na pagsubaybay sa kanilang sariling kalusugan,” sabi ni Lu Yin, Ph.D. sa nanoengineering. isang mag-aaral ng UC San Diego at kapwa may-akda ng unang pag-aaral na inilathala noong Pebrero 15, 2021 sa Biomedical Engineering ng Kalikasan. “Ito rin ay magiging isang mahusay na tool para sa malayuang pagsubaybay sa mga pasyente, lalo na sa panahon COVID-19 isang pandemya kapag binawasan ng mga tao ang mga pagbisita sa personal na klinika ”.

Ang nasabing aparato ay maaaring makinabang sa mga taong namamahala ng mataas na presyon ng dugo at diabetes – mga indibidwal na nasa peligro rin na malubhang magkasakit sa COVID-19. Maaari din itong magamit upang makita ang pagsisimula ng sepsis, na kung saan ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang biglaang pagbaba ng presyon ng dugo na sinamahan ng isang mabilis na pagtaas sa mga antas ng lactate.

Ang isang malambot na lugar ng balat na maaaring gawin ang lahat ng ito ay nag-aalok din ng isang maginhawang kahalili sa mga pasyente sa mga yunit ng masinsinang pangangalaga, kabilang ang mga sanggol na mayroong patuloy na pagsubaybay sa presyon ng dugo at iba pang mahahalagang palatandaan. Sa kasalukuyan, ang mga pamamaraang ito ay nagsasangkot ng pagpapakilala ng mga catheter malalim sa mga ugat ng mga pasyente at ang pagbigkis ng mga pasyente sa maraming mga monitor ng ospital.

Lahat sa isang patch para sa pagsubaybay sa kalusugan

Ang pagsusuot ng isang patch sa paligid ng leeg ay nagsisiguro ng pinakamainam na pagbabasa. May-akda: UC San Diego

“Ang bagong bagay dito ay kumuha kami ng ganap na magkakaibang mga sensor at pagsamahin ang mga ito sa isang maliit na platform, kasing liit ng isang selyo,” sabi ni Joseph Wang, isang propesor ng nanoengineering sa UC San Diego at kapwa may-akda ng pag-aaral. “Maaari kaming makakalap ng napakaraming impormasyon sa naisusuot na ito at gawin ito sa isang hindi nagsasalakay na paraan nang hindi nagdudulot ng kakulangan sa ginhawa at hindi nakakaabala sa mga pang-araw-araw na gawain.”

Ang bagong patch ay produkto ng dalawang pagsisikap sa groundbreaking ng UC San Diego Weapon Sensor Center, na ang direktor ay si Wang. Bumuo ang laboratoryo ni Wang ng mga naisusuot na aparato na may kakayahang kontrolin ang maraming mga signal sa katawan nang sabay-sabay – kemikal, pisikal at electrophysiological. At sa lab ng UC San Diego Nanoengineering Propesor Sheng Xu, ang mga mananaliksik ay nagkakaroon ng malambot na nababanat na elektronikong mga spot sa balat na maaaring makontrol ang presyon ng dugo sa loob ng katawan. Sa pamamagitan ng pagsali sa mga puwersa, nilikha ng mga mananaliksik ang unang nababaluktot na naaangkop na aparato ng ilong na pinagsasama ang sensing ng kemikal (glucose, lactate, alkohol, at caffeine) na may pagsubaybay sa presyon ng dugo.

“Ang bawat sensor ay nagbibigay ng isang magkakahiwalay na larawan ng mga pagbabago sa pisikal o kemikal. Ang pagsasama sa lahat ng mga ito sa isang patch ng ilong ay nagbibigay-daan sa amin upang pagsamahin ang iba’t ibang mga imahe upang makakuha ng isang mas kumpletong pangkalahatang ideya ng kung ano ang nangyayari sa aming mga katawan, “sabi ni Xu, na may-akda din ng pag-aaral.

I-patch ang lahat ng deal

Ang patch ay isang manipis na sheet ng nababanat na mga polymer na maaaring magkasya sa balat. Nilagyan ito ng sensor ng presyon ng dugo at dalawang sensor ng kemikal – isa na sumusukat sa antas ng lactate (isang biomarker ng ehersisyo), caffeine at alkohol sa pawis, at ang pangalawa – ang antas ng glucose sa interstitial fluid.

Maaaring sukatin ng patch ang tatlong mga parameter nang sabay-sabay, isa mula sa bawat sensor: presyon ng dugo, glucose at lactate, alkohol o caffeine. “Sa teoretikal, maaari nating makita ang lahat nang sabay-sabay, ngunit mangangailangan ito ng ibang disenyo ng sensor,” sabi ni Yin, na isa ring PhD. isang mag-aaral sa lab ni Wang.

Universal patch para sa pagsubaybay sa kalusugan gamit ang mga wire

Ang kasalukuyang patch ng prototype ay kailangang ikonekta sa isang nakatigil na makina at supply ng kuryente. May-akda: UC San Diego

Ang sensor ng presyon ng dugo ay matatagpuan malapit sa gitna ng patch. Binubuo ito ng isang hanay ng mga maliliit na sensor ng ultrasonic na hinang sa patch na may kondaktibong pintura. Ang boltahe na inilapat sa mga transduser ay nagdudulot sa kanila na magpadala ng mga ultrasonikong alon sa katawan. Kapag ang mga alon ng ultrasonic ay tumalbog sa arterya, nakita ng sensor ang isang echo at isinalin ang mga signal sa isang pagbabasa ng presyon ng dugo.

Ang mga sensor ng kemikal ay dalawang electrode na naka-print sa mga patch ng conductive ink. Sa kanang bahagi ng patch ay nakalimbag ng isang elektrod na nakakaramdam ng lactate, caffeine at alkohol; gumagana ito sa pamamagitan ng paglabas sa balat ng gamot na tinatawag na pilocarpine, na nagdudulot ng pawis at nakakakita ng mga kemikal sa pawis. Ang pangalawang elektrod, na nakakaalam ng glucose, ay nakalimbag sa kaliwang bahagi; gumagana ito sa pamamagitan ng pagpasa ng isang mahina na kasalukuyang kuryente sa pamamagitan ng balat upang palabasin ang interstitial fluid at masukat ang glucose sa likidong iyon.

Ang mga mananaliksik ay interesado sa pagsukat ng mga tukoy na biomarker na ito sapagkat nakakaapekto ang presyon ng dugo. “Pinili namin ang mga parameter na magbibigay sa amin ng isang mas tumpak at maaasahang pagsukat ng presyon ng dugo,” sabi ng co-author na si Julian Sempionate, PhD sa Nanoengineering. isang mag-aaral sa lab ni Wang.

“Sabihin nating pinapanood mo ang iyong presyon ng dugo, at sa hapon ay nakikita mong tumatalon at iniisip na may mali. Ngunit ang isang tagapagpahiwatig ng biomarker ay maaaring sabihin sa iyo kung ang mga jump na ito ay nauugnay sa alkohol o pag-inom ng caffeine. Ang nasabing isang kombinasyon ng mga sensor ay maaaring magbigay sa iyo ng ganoong impormasyon, “she said.

Sa mga pagsubok, ang mga paksa ay nagsuot ng isang patch sa paligid ng kanilang leeg, na gumaganap ng iba’t ibang mga kumbinasyon ng mga sumusunod na gawain: ehersisyo sa isang nakatigil na bisikleta; kumakain ng mataas na asukal; pag-inom ng alak; at pag-inom ng mga inuming naka-caffeine. Ang mga sukat mula sa patch ay tumugma nang eksakto sa mga sukat na nakolekta ng mga komersyal na aparato sa pagsubaybay tulad ng cuff ng presyon ng dugo, lactometer ng dugo, glucometer, at breathalyzer. Ang mga sukat ng antas ng caffeine sa mga gumagamit ay na-verify gamit ang mga sukat ng mga sample ng pawis sa isang caffeine laboratory.

Mga problema sa engineering

Ang isa sa pinakamalaking problema kapag lumilikha ng isang patch ay ang pag-aalis ng pagkagambala sa pagitan ng mga signal ng sensor. Upang magawa ito, kailangang malaman ng mga mananaliksik ang pinakamainam na agwat sa pagitan ng sensor ng presyon ng dugo at mga sensor ng kemikal. Nalaman nila na isang pulgada ng agwat ang gumawa ng trabaho nito, pinapanatili ang aparato nang maliit hangga’t maaari.

Kailangang malaman din ng mga mananaliksik kung paano malalaman ang pisikal na mga sensor ng kemikal mula sa isang sensor ng presyon ng dugo. Karaniwan ang huli ay nilagyan ng isang likidong ultrasonic gel para sa isang malinaw na pigura. Ngunit ang mga sensor ng kemikal ay nilagyan din ng kanilang sariling mga hydrogel, at ang problema ay kung ang anumang likidong gel mula sa sensor ng presyon ng dugo ay lumalabas at nakikipag-ugnay sa iba pang mga gel, ito ay magiging sanhi ng pagkagambala sa pagitan ng mga sensor. Kaya sa halip, gumamit ang mga mananaliksik ng isang solidong ultrasonic gel, na nahanap nilang gumagana tulad ng likidong bersyon, ngunit walang tagas.

“Ang paghahanap ng tamang mga materyales, pag-optimize sa pangkalahatang layout, pagsasama ng iba’t ibang mga electronics sa integridad – ang mga problemang ito ay tumagal ng mahabang oras upang mapagtagumpayan,” sabi ng co-author na si Muyan Lin, PhD sa nanoengineering. isang mag-aaral sa lab ni Xu. “Mapalad kaming magkaroon ng mahusay na pakikipagtulungan sa pagitan ng aming lab at lab ni Propesor Wang. Napakasarap na makipagtulungan sa kanila sa proyektong ito. “

Ang susunod na mga hakbang

Ang koponan ay nagtatrabaho na sa isang bagong bersyon ng patch, na may higit pang mga sensor. “Mayroong mga pagkakataon na makontrol ang iba pang mga biomarker na nauugnay sa iba’t ibang mga sakit. Sinusubukan naming magdagdag ng higit na klinikal na halaga sa aparatong ito, “sinabi ng Championship.

Kasama rin sa matagal na trabaho ang pagbawas ng electronics ng sensor ng presyon ng dugo. Sa ngayon ang sensor ay kailangang konektado sa isang supply ng kuryente at isang desktop machine upang maipakita ang mga pagbasa nito. Ang pangwakas na layunin ay ilagay ang lahat sa isang patch at gawing wireless ang lahat.

“Nais naming gumawa ng isang kumpletong sistema na ganap na naisusuot,” sabi ni Lynn.

Sanggunian: “Epidermal patch para sa sabay na pagsubaybay sa hemodynamic at metabolic biomarkers” nina Juliana R. Sempionate, Muyang Lin, Lu Yin, Ernesto De la Paz, Kexin Pei, Titaporn Sonsa-Ard, Andre N. de Lojo Siljo Silva, Nicholas Tastada, Sheng Xu at Joseph Wang, Pebrero 15, 2021, Biomedical Engineering ng Kalikasan.
DOI: 10.1038 / s41551-021-00685-1

Ang pag-aaral na ito ay suportado ng UC San Diego Weapon Sensor Center at ng National Institutes of Health (bigyan № 1R21EB027303-01A1).

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang lumalaking problema ng “malalim na heograpiya”

Ang maaaring mukhang isang imahe ng Tacoma ay talagang isang simulate na nilikha sa pamamagitan ng paglilipat ng mga biswal na imahe ng Beijing...

Bagong Milky Way Exterior Destroyers Bagong Sky Map ay Inilabas – Madilim na Mahalagang Mga Konsepto ay Maaaring Magbigay ng Bagong Eksperimento

Ang mga astronomo ay naglabas ng isang bagong celestial map ng Milky Way galaxy na pinakamalapit sa aming kalawakan. Kredito: NASA / JPL-Caltech...

Susunod na Generation Stable Pop-Up na Istraktura na inspirasyon ni Origami

Ni Harvard John A. Paulson School of Engineering at Applied Science Abril 22, 2021 Ang hindi masusunog na kanlungan na ito ay hindi natatakpan ng makapal...

Pinalitan ng DNA ang Y Chromosome na Nag-aambag ng Maikling Buhay na Buhay sa Mga Lipad ng Lalaki

Pagpapayaman ng Heterochromatin sa lahat ng mga chromosome. Immunofluorescence stain ng H3K9me3 sa male mitotic chromosome. Bar scale ay 50μm. Kredito:...

Pinapayagan ng mga polimer na kumakain ng polimer ang “biodegradable” na mga plastik na tunay na masusunog

Ang ginagamot na plastik (kaliwa) ay naghiwalay pagkatapos ng tatlong araw lamang sa karaniwang pag-aabono (kanan) at ganap na makalipas ang dalawang linggo. ...

Newsletter

Subscribe to stay updated.