皮膚樣傳感器可以在身體的任何位置映射血氧水平

如果沒(méi)有不斷涌入的血液中的關(guān)鍵成分 - 氧氣，傷害就無(wú)法愈合。

由加州大學(xué)伯克利分校的工程師開(kāi)發(fā)的一種新型柔性傳感器可以在大面積的皮膚，組織和器官上繪制血氧水平，從而為醫(yī)生提供實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)愈合傷口的新方法。

加州大學(xué)伯克利分校的電子工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)的研究生Yasser Khan說(shuō)：“當(dāng)你聽(tīng)到血氧儀這個(gè)詞的時(shí)候，血氧傳感器的名稱，剛性和笨重的手指夾傳感器就會(huì)浮現(xiàn)在你的腦海中。” “我們希望脫離這一點(diǎn)，并展示血氧儀可以輕巧，輕薄和靈活。”

本周在“ 美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊 ”上發(fā)表的這種傳感器是由可彎曲塑料印刷的有機(jī)電子材料制成的，塑料可以塑造成身體的輪廓。與指尖血氧計(jì)不同，它可以檢測(cè)網(wǎng)格中九個(gè)點(diǎn)的血氧水平，并且可以放置在皮膚上的任何位置。研究人員表示，它可能用于繪制皮膚移植物的氧合作用，或透過(guò)皮膚觀察移植器官的氧含量。

“所有使用氧氣監(jiān)測(cè)的醫(yī)療應(yīng)用都可以從可穿戴傳感器中受益，”加州大學(xué)伯克利分校電子工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)教授Ana Claudia Arias說(shuō)。“患有糖尿病，呼吸系統(tǒng)疾病甚至睡眠呼吸暫停的患者可以使用可以在任何地方佩戴的傳感器來(lái)全天候監(jiān)測(cè)血氧水平。”

現(xiàn)有的血氧計(jì)使用發(fā)光二極管(LED)通過(guò)皮膚照射紅色和近紅外光，然后檢測(cè)到另一側(cè)有多少光。紅色，富含氧氣的血液吸收更多的紅外線，而較暗，缺氧的血液吸收更多的紅光。通過(guò)觀察透射光的比率，傳感器可以確定血液中的氧氣量。

這些血氧計(jì)僅適用于部分透明的身體部位，如指尖或耳垂，并且只能測(cè)量身體某一點(diǎn)的血氧水平。

“身體的厚厚區(qū)域，例如前額，手臂和腿，幾乎不能通過(guò)可見(jiàn)光或近紅外光，這使得在這些位置測(cè)量氧合作用確實(shí)具有挑戰(zhàn)性，”Khan說(shuō)。

2014年，Arias和一個(gè)研究生團(tuán)隊(duì)表明，印刷有機(jī)LED可用于為指尖或耳垂制造薄而靈活的血氧計(jì)。從那以后，他們進(jìn)一步推動(dòng)了他們的工作，開(kāi)發(fā)了一種利用反射光而不是透射光測(cè)量組織氧合作用的方法。結(jié)合這兩種技術(shù)，他們可以創(chuàng)建新的可穿戴傳感器，可以檢測(cè)身體任何部位的血氧水平。

新傳感器由一系列交替的紅色和近紅外有機(jī)LED和印刷在柔性材料上的有機(jī)光電二極管構(gòu)成。該團(tuán)隊(duì)使用傳感器跟蹤志愿者前額的血氧水平，他們呼吸的空氣中氧氣濃度逐漸降低 - 與高海拔相似 - 發(fā)現(xiàn)它與那些使用標(biāo)準(zhǔn)指尖血氧儀的人相匹配。他們還使用傳感器在穿著壓力袖帶的志愿者的前臂上以三乘三格的方式繪制血氧水平。

“移植后，外科醫(yī)生想要測(cè)量一個(gè)器官的所有部位都在吸氧，”汗說(shuō)。“如果你有一個(gè)傳感器，你必須移動(dòng)它來(lái)測(cè)量不同位置的氧合作用。使用陣列，你可以立即知道是否有一個(gè)點(diǎn)沒(méi)有正確治愈。”