使網路閱讀成為最高樂趣。

新型柔性傳感器:能測量身體任意部位的血氧水平!


- 2018年11月08日17時26分
- 科學文摘 / 智物創新

智物創新

導讀

近日,美國加州大學伯克利分校的工程師們開發出一種新型柔性傳感器,它可以反映出大面積的皮膚、組織和器官中的血氧水平。

背景


生活中,我們的身體難免會遭受一些創傷,並產生傷口。然而,及時了解傷口的癒合情況,對於患者與醫護人員來說,都是非常有幫助的。

為此,筆者曾介紹過瑞士聯邦材料測試與開發研究所(Empa)等科研機構合作開發的一種會發光的智能繃帶,它能提供有關傷口情況的數據。在病人傷口癒合過程中,這種器件能讓醫護人員密切關注pH值、葡萄糖以及氧氣的數值。

新型柔性傳感器:能測量身體任意部位的血氧水平!圖片

(圖片來源:Empa / CSEM)

由此,我們也不難發現,傷口的癒合離不開持續注入血液中的一種關鍵成分:氧氣。

創新


今天,筆者要再為大家一項可實時檢測傷口癒合狀況的新技術。近日,美國加州大學伯克利分校的工程師們開發出一種新型柔性傳感器,它可以反映出大面積的皮膚、組織和器官中的血氧水平。

(圖片來源:Yasser Khan,加州大學伯克利分校Arias研究組 )

這種新型傳感器的研究成果發表在這周的《Proceedings of the National Academy of Sciences》期刊上。它由印刷在可彎曲塑料上的有機電子器件組成,其外形可適配身體輪廓。

技術

加州大學伯克利分校計算機科學與電氣工程系研究生 Yasser Khan 表示:「血氧計(oximeter)是血氧傳感器的名稱。當你聽到血氧計這個詞的時候,你腦海中印象會是一種僵硬、笨重的指夾式傳感器。我們想要擺脫這種指夾式血氧傳感器,創造出輕薄且柔性的血氧計。」

與指夾式血氧計不同的是,這種新型血氧計能檢測出一個網絡中九個點上的血氧水平,並可放置在皮膚上的任意位置。研究人員稱,它有望用於反映移植皮膚的氧合指標,或者透過皮膚監測移植器官中的血氧水平。

加州大學伯克利分校電氣工程與計算機科學專業的教授 Ana Claudia Arias 表示:「所有採用血氧監測的醫療應用都將得益於這種可穿戴傳感器。糖尿病、呼吸系統疾病甚至是睡眠呼吸暫停的患者,都可以用這種可穿戴在任意部位的傳感器,每時每刻監測血氧水平。」

現有的血氧計,採用發光二極體(LED)發出紅光和近紅外光,穿透皮膚,然後檢測有多少光線到達另一側。紅色、富氧的血液吸收更多的紅外線,而顏色更暗、貧氧的血液吸收更多的紅光。通過查看發射光線的比例,傳感器可以判斷出血液中的氧含量。

這些血氧計只能工作在部分透明的身體部位,例如指尖或者耳垂,並且只能測量身體上單點的血氧水平。

Khan 表示:「身體上較厚的區域,例如額頭、手臂和腿,可見光或者紅外線幾乎無法通過,因此測量這些位置的氧合指標變得極具挑戰性。」

2014年,Arias 及其研究生團隊展示了印刷而成的有機LED可用於製造輕薄、柔性的血氧計,測量指尖或者耳垂的血氧水平。從那時起,他們進一步推進了工作,開發出一種採用反射光線而不是發射光線測量組織中氧合指標的方法。兩種技術相結合,讓他們創造出了可檢測身體上任意位置血氧水平的新型可穿戴傳感器。

這種新型傳感器,是由交替印刷在柔性材料上紅光與近紅外光有機LED以及有機光電二極體陣列組成。團隊採用傳感器追蹤自願者額頭上的血氧水平,該自願者在氧濃度逐漸降低的條件下呼吸,就像爬坡一樣。團隊發現,結果可以與那些採用標準指尖血氧計的那些相匹配。他們也採用傳感器去反映穿戴壓力袖帶的志願者前臂上的三乘三網絡中的血氧水平。

新型柔性傳感器:能測量身體任意部位的血氧水平!圖片


(圖片來源:Yasser Khan,加州大學伯克利分校Arias研究組 )

(圖片來源:參考資料2)

(圖片來源:參考資料2)

價值

Khan 表示:「在移植之後,外科醫生想要測量器官上所有獲取氧氣的部位。如果你擁有一個傳感器,你必須通過四處移動來測量不同位置的氧合指標。通過一個陣列,你立即可以知道哪個點還沒有癒合好。」

關鍵字

傳感器、醫療、可穿戴技術

參考資料

1https://news.berkeley.edu/2018/11/07/skin-like-sensor-maps-blood-oxygen-levels-anywhere-in-the-body/

2http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1813053115


熱門內容

友善連結



八方快聞是一個網路文摘網站,在浩瀚的網海中摘選即時的、優質的、知識的及趣味性的網路文章給大家欣賞,八方快聞努力做到讓每一個人,能夠使用所有裝置在不同時間地點,都能夠輕鬆享受數位時代的閱讀樂趣。