昌原大学与KAIST开发最小体位变换技术 预防患者褥疮
无电源·无线·可穿戴离子液体传感器阵列
昌原大学和韩国科学技术院研究团队开发出了可预防行动不便患者褥疮的“离子液体传感器阵列”。
5日据昌原大学消息，昌原大学机械工学部智能制造融合专业的Oh Yongseok教授与韩国科学技术院机械工学部Park Inkyu教授合作研究团队，研制出了“用于连续测量患者皮肤压力和温度分布的无电池·无线·可穿戴离子液体传感器阵列”。
本次研究在产业通商资源部和科学技术信息通信部支持的韩国产业技术评价管理院“为引领市场的韩国主导型K-Sensor技术开发项目”以及韩国研究财团“创意挑战研究基础支援项目”的资助下开展。
据Oh教授介绍，持续作用于患者身体骨突部周围骶骨、脚后跟等部位的压力，会引发毛细血管循环障碍，阻碍皮肤组织获得氧气和营养供应，从而导致缺血性组织坏死。
被称为褥疮的皮肤或下部组织损伤在皮肤温度升高时可能进一步恶化，且常发生在动作、感觉或认知能力受损的患者身上。
随着社会老龄化以及慢性疾病的增加，褥疮的发病率和患病率正在上升。
Oh教授强调，一旦发生褥疮，住院患者的住院时间和医疗费用支出都会增加，并给患者及家属带来相当大的身体和精神痛苦，因此早期诊断和预防极为重要。
他介绍称，患者褥疮主要是根据美国国家压疮咨询委员会（NPIAP，National Pressure Injury Advisory Panel）提出的方法，定期为卧床患者变换体位，以分散皮肤承受的压力来进行预防。
Oh教授指出，对于难以自行活动的高龄者或瘫痪患者等，医护人员必须持续为其全身变换体位以进行褥疮管理，但由于人力不足，现实中难以做到。
他还表示，对患者进行全身体位变换也可能导致患者、医护人员和看护者发生肌肉骨骼损伤。
从左起为昌原大学与KAIST联合研究团队成员 KAIST博士课程在读的 Han Hyunseok、昌原大学教授 Oh Yongseok、KAIST教授 Park Inkyu。昌原大学提供
View original image研究团队表示，为解决上述局限，他们开发了离子液体传感器阵列并将其应用于褥疮高风险患者，验证了系统的效果和稳定性。
利用开发出的离子液体传感器阵列以及与天线集成的病床和轮椅，持续监测瘫痪患者骨突部周围的压力和温度分布。
研究团队称，基于获取的数据，在皮肤与床垫界面之间插入记忆海绵或水垫，通过最小幅度的体位变换，即可分散并降低皮肤压力和温度。
通过研究得出的结论是：基于定量压力和温度数据来预防褥疮，在人力、时间等成本方面更为高效，而且通过最小限度而非全身体位变换，可有效预防看护者和患者肌肉骨骼损伤等二次伤害。
据研究团队介绍，离子液体传感器是通过向弹性聚合物微流体微通道内部注入离子液体制成的。
传感器基于施加压力时微通道内部体积和电阻发生变化的原理，精确测量压力。
研究团队为了利用导电液体为基础的传感器实现高灵敏度（0.68 /kPa），开发并应用了对微通道进行预压缩的工艺。
传感器还具备所需的主要特性，包括较小的漂移（drift）和滞后现象（hysteresis）、较高的线性度（linearity）、对剪切和弯曲不敏感等。
同时考虑到离子液体的导电性会随温度变化的特性，传感器配备了温度传感器，可进行皮肤温度测量和温度补偿。
制成的离子液体传感器直径为25毫米，相当于500韩元硬币大小，传感器之间的偏差小且均匀。
由发射线圈天线形成的电磁场在传感器的接收线圈天线中产生感应电流，传感器以此生成的电能为基础测量温度和压力，并将其作为数据存储在芯片中。
存储在芯片中的数据基于近场通信（NFC; near-field communication）协议传输至发射线圈天线。
研究团队利用读出器和多路复用器，将多个发射线圈天线与2个病床发射天线和4个轮椅发射天线结合，构建了集成系统。
该集成系统与离子液体传感器阵列配合使用，被用于对瘫痪患者等褥疮高风险患者进行临床评估。
研究团队表示，将在连续确认骨突部周围压力和温度分布的同时，基于使用记忆海绵或水垫进行的最小体位变换，来降低压力和温度。
Oh教授表示：“参与研究的医护人员认为，利用该系统可以获取具有统计意义的定量压力和温度分布数据，并可将其用于高效预防褥疮。”
本次研究由第一作者、韩国科学技术院机械工学系博士课程学生Han Hyunseok和昌原大学Oh Yongseok教授共同开展，韩国科学技术院的Park Inkyu教授作为通讯作者参与。
临床研究在釜山大学医院康复医学科Lee Byungjoo教授、Gimhae Hansol康复疗养医院Lee Jesang科长和Min Wongi室长的支持下进行。
研究结果发表于国际知名学术期刊《Small》（影响因子15.153）2023年3月在线版。
论文题目为《Battery-Free, Wireless, Ionic Liquid Sensor Arrays to Monitor Pressure and Temperature of Patients in Bed and Wheelchair》。
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