بانداژهای هوشمند

تصویر: این بانداژ هوشمند، جزء پوشاننده زخم (راست) را نشان می دهد که شامل حسگرها و حامل داروست و همچنین جزء ریزپردازنده که در سمت چپ است را نشان می دهد که داده های جمع آوری شده را تفسیر کرده و عمل تحویل دارو را برمی انگیزد. آزمایشگاه نانو، سمیر سونکوسال، دانشگاه تافتز
 
برای درمان زخم ها و به ویژه زخم های مزمن، بانداژهای هوشمند در حال آمدن به بازار هستند. در زیر در مورد برخی از آنها و نیز اصولاً در مورد این فناوری اطلاعات مفیدی کسب می کنیم.
 

بانداژ هوشمند دانشگاه تافتز

گاهی اوقات یک زخم به بانداژ نیاز دارد، اما اگر این باند فقط یک راه منفعل برای جلوگیری از عفونت نباشد، چه؟ اگر بانداژ بتواند نقش فعالی در تشخیص و بهبودی ایفا کند، چطور؟
 
این ایده، که بانداژ می تواند "هوشمند" باشد، در پشت اختراع جدیدی توسط تیم مهندسین در دانشگاه تافتز قرار دارد. گروه تحقیقاتی یک بانداژ انعطاف پذیر با ضخامت کمتر از 3 میلی متر (حدود یک هشتم اینچ) ایجاد کردند که به طور فعال زخم های مزمن را رصد می کند و سپس با ارائه درمان های دارویی مخصوص زخم به منظور بهبودی، پاسخ می دهد.
 
سمیر سونکوساله، مؤلف همکار مقاله، و استاد مهندسی برق و کامپیوتر در دانشکده مهندسی دانشگاه تافتز، در این باره در یک خبر منتشر شده می گوید: "ما به دلیل ظهور وسایل الکترونیکی انعطاف پذیر توانستیم رویکرد جدیدی را در مورد بانداژها اتخاذ کنیم." "در حقیقت، وسایل الکترونیکی انعطاف پذیر ساخت بسیاری از تجهیزات پزشکی پوشیدنی را ممکن ساخته است، اما بانداژها از زمان شروع به کار تغییر چندانی نکرده اند. ما به سادگی از فناوری مدرن در هنرهای باستانی استفاده می کنیم. پس به امید بهبود نتایج برای یک مشکل رام نشدنی. "
 
این تحقیق، در صورت موفقیت در زمینه های بالینی، می تواند آینده بانداژها را دگرگون کند. این می تواند پیشرفت مهمی برای افرادی باشد که دارای زخم های مزمن پوستی هستند و درمان آنها دشوار است، مانند موارد سوختگی یا دیابت.
   
تصویر: بانداژ هوشمند. این نمودار نشان می دهد که چگونه بانداژ هوشمند داده های زخم را جمع آوری می کند، سپس داروها را تحویل می دهد و با یک دستگاه تلفن همراه ارتباط برقرار می کند. آزمایشگاه نانو، سمیر سونکوسال ، دانشگاه تافتز
 
باندهای هوشمند دارای سنسورهای pH و دما برای اندازه گیری نشانگرهای اولیه بهبود زخم هستند. تعادل pH برای بهبود مطلوب زخم بین 5.5 تا 6.5 است، در حالی که زخم هایی که بهبود نمی یابند دارای محدوده pH بالای 6.5 هستند. افزایش درجه حرارت در محل زخم نشان می دهد که التهاب در حال وقوع است و زخم بهبود نمی یابد. یک نمونه باند جداگانه که توسط تیم ساخته شده است، اکسیژن رسانی را نیز در نظر می گیرد و نشان می دهد که آیا زخم به طور مطلوب بهبود می یابد یا خیر.
 
داده های لحظه ای سنسورهای بانداژ توسط یک ریزپردازنده خوانده می شود که سپس می تواند سیگنال تقاضای آزاد کردن آنتی بیوتیک را بدهد و محیط بهتری را برای ترمیم زخم ها ایجاد کند.
 
گام بعدی دانشگاه تافتز برای باندهای هوشمند این است که آنها را در محیط بالینی آزمایش کند و ببیند که چگونه این مفهوم در برابر سایر باندهای هوشمند قرار می گیرد، از جمله یکی از آنها که در سال 2017 توسط محققان دانشگاه نبراسکا طراحی شده است و از تلفن هوشمند برای ارائه دارو استفاده می کند.
   

بانداژ هوشمند سیستم سلامت کلیولند

در واقع درمان زخم هایی که سخت ترمیم می شوند می تواند بسیار چالش برانگیز باشد. فناوری های نوظهور درمانی که وارد عرصه می شوند می توانند نحوه مراقبت از زخم را تغییر دهند. در حال حاضر عملاً ارزیابی و نظارت بر مراقبت از زخم کاملاً ذهنی است و ممکن است از پزشکی به پزشک دیگر متفاوت باشد. معمولاً از بازرسی بصری و اندازه گیری دستی برای ارزیابی پیشرفت زخم استفاده می شود. بازرسی های زخم به طور معمول نیاز به برداشتن پانسمان دارد و ممکن است منجر به تغییرات زیاد پانسمان، افزایش زمان بازرسی بالینی، ناراحتی بیمار و افزایش هزینه پانسمان تلف شده شود. وقتی لازم باشد، پزشکان ممکن است از کشت های آزمایشگاهی، نمونه برداری ها و سایر آزمایش های آزمایشگاهی استفاده کنند، اما پردازش این مطالعات زمان بر است و ممکن است باعث تأخیر در درمان شود. در اصل، ما غالباً مراقبت های واکنشی از زخم را تمرین می کنیم. بنابراین منطقی است که یک روش فعال تر برای ارزیابی زخم که می تواند داده های کمی بهتر را به موقع به پزشکان ارائه دهد، بسیار مفید باشد. در آینده نزدیک، تعدادی از گزینه های بانداژ هوشمند می توانند این کار را انجام دهند.
 
عملکرد مورد انتظار از مواد استاندارد بانداژ، فراهم آوردن محیط مرطوب ترمیم زخم و ارتقاء ترمیم زخم و در عین حال محافظت در برابر آلودگی است. یک بانداژ هوشمند می تواند این عملکردها را به علاوه بسیار بیشتر انجام دهد. در حال حاضر تحقیقات در مورد چندین سیستم بانداژ مختلف شامل سنسورهای تعبیه شده در حال انجام است که می توانند به صورت بی سیم پارامترهای مختلف ارزشمند زخم را منتقل کنند. این محصولات می توانند به طور مستقل هم وضعیت زخم و هم خود پانسمان را زیر نظر داشته باشند. این اطلاعات به پزشکان یک دیدگاه کمی به صورت بلادرنگ در مورد محیط زخم می دهد و به تسهیل درمان های مفیدتر و شخصی تر مراقبت از زخم کمک می کند. برخی از پارامترهای خاص زخم که می توان به طور بالقوه تحت نظارت قرار داد عبارتند از:
 

PH:

PH نقش مهمی در بهبود زخم دارد. اندازه گیری سطح PH می تواند نقش مهمی در شناسایی زود هنگام زخم های غیر التیام یابنده داشته باشد. زخم های التیام یابنده یا حاد تمایل دارند در محیطی کمی اسیدی عمل کنند، معمولاً در محدوده  PH 5 تا 6. در مقابل، زخم هایی که به سختی درمان می شوند یا مزمن هستند PHی بین 7 تا 9 دارند. علت این امر تصور می شود بخشی به دلیل افزایش سطح باکتری ها است. بنابراین تغییرات بزرگ در PH می تواند زنگ خطر اولیه برای احتمال عفونت زخم باشد.
 

ترشحات:

داده های کمّی کلیدی مانند کیفیت، حجم، سرعت و اشباع پانسمان ترشح می تواند به پزشکان و بیماران در حذف تغییرات غیر ضروری پانسمان کمک کند و می تواند ناراحتی بیمار و هزینه های کلی مراقبت های بهداشتی را کاهش دهد. محیط های زخم بسیار خشک یا بسیار مرطوب مانع بهبود می شوند. پانسمان های هوشمندِ حاوی شاخص های اشباع یا ردیابی رطوبت می توانند ضمن سرعت بخشیدن به بهبود زخم، به کاهش عوارض بیمار کمک کنند.
 

دما:

اکثر عملکردهای سلولی تحت تأثیر دما قرار می گیرند. افزایش و طولانی شدن دمای بدن در یک زخم مزمن می تواند نشان دهنده التهاب و نشانه عفونت باکتریایی باشد. اگر ترموگرافی مادون قرمز بتواند در سیستم های بانداژ هوشمند برای نظارت مداوم دمای زخم گنجانده شود، ممکن است به عنوان یک روش سریع برای تشخیص عفونت زخم عمل کند.
 

اکسیژن:

 اکسیژن نقش کلیدی در تمام مراحل بهبود زخم دارد. بدون سطح اکسیژن کافی، ترمیم زخم دچار اختلال می شود. مطالعات نشان داده است که فشار جزئی O2 در ترشحات زخم غیر التیام یابنده 5 تا 20 میلیمتر جیوه در مقایسه با 30 تا 50 میلیمتر جیوه دیده شده در بافت های سالم است. پانسمان های هوشمند که می توانند اکسیژن پوستی را کنترل کنند، کاربرد بالقوه واقعی در پوشیدنی ها دارند.
 
پانسمان های "هوشمند" همچنین می توانند دارویی یا درمانی با حداقل تهاجم ارائه دهند. تیمی در سیستم سلامت در کلیولند، اوهایو، روی یک باند "هوشمند" کار می کنند که شامل میکروچیپ و حسگرهایی است که از تحریک الکتریکی برای درمان زخم های مزمن استفاده می کنند. پانسمان می تواند تا 7 روز در محل بماند. امید است که در آینده این بانداژ هوشمند با تلفن بیمار همگام شود و این اطلاعات را مستقیماً به بیمار و ارائه دهنده خدمات درمانی او منتقل کند تا امکان تنظیم درمان به صورت بلادرنگ فراهم شود. درمان می تواند از راه دور از طریق بانداژ انجام شود تا پانسمان زخم را مختل نکند. همچنین احتمال کاهش دفعات مراجعه به کلینیک زخم سرپایی وجود دارد.
 
در حالی که تعدادی "پانسمان هوشمند" در حال توسعه است و چندین نمونه اولیه در حال آزمایش اولیه بر روی انسان هستند، هیچ موردی برای استفاده تجاری در این مقاله معرفی نمی شود. به نظر می رسد چالش تولید یک پانسمان پوشیدنی، پوشیدنی ای است که شامل اجزای فنی باشد اما همچنان مقرون به صرفه و کاربردی باشد. تمرکز کنونی بر توسعه دستگاه های حسگر کوچک است که قادرند داده ها را با استفاده از حداقل توان به صورت بی سیم منتقل کنند. این بانداژها برای پذیرش گسترده توسط بیماران مشغول مراقبت از زخم و پزشکان بالینی باید راحت، کم مشخصات، طولانی مدت (دارای عمر کافی)، زیست سازگار، یکبار مصرف و آسان برای استفاده باشند.
 
پتانسیل قابل توجهی برای این نوارهای "هوشمند" در زمینه بهبود زخم وجود دارد. دستگاه های نظارتی که می توانند به پزشکان در جهت تهیه بهترین برنامه های درمانی بر اساس داده های جمع آوری شده در لحظه کمک کنند، می توانند تغییر دهنده واقعی بازی باشند. چندین مانع وجود دارد که باید بر آنها غلبه کرد مانند ایجاد حسگرهای الکترونیکی کم مصرف، کم هزینه و انعطاف پذیر که در اثر ضایعات بیوشیمیایی یا ترشحات زخم دچار اختلال نشوند. چشم خود به این فناوری های نسل بعد هوشمند نظارت بر زخم بدوزید. با استفاده از پتانسیل اندازه گیری عینی نشانگرهای زیستی و کمک به ارائه درمان مؤثر، این باندهای "هوشمند" در واقع ممکن است آینده مراقبت از زخم باشند.  

«بانداژ هوشمند» ساخته VA  می تواند زخم های مزمن را ردیابی کرده و آنها را درمان کند

این نوآوری همچنین باعث ایجاد یک استارتاپ جدید شده است تا این فناوری را به بازار عرضه کند.
 
تیمی از محققان به سرپرستی یک مهندس زیست پزشکی در بخش امور جانبازان ، یک «بانداژ هوشمند» با تکنولوژی بالا تولید کردند که از تحریک الکتریکی برای درمان زخم های مزمن استفاده می کند و می تواند اطلاعاتی در مورد نحوه بهبود آنها ارائه دهد.
 
این بانداژ ، که اکنون "Exciflex" نامیده می شود، مجهز به تراشه، سنسورها و موارد دیگر است که شامل فناوری الکتروتراپی است که توسط دکتر Kath Bogie و همکارانش در Cleveland در مرکز فناوری VA Advanced Platform  و دانشگاه Case Western Reserve توسعه یافته است.
 
با کمک برنامه انتقال فناوریVA ، Bogie  از VA با کارآفرینانی که یک شرکت نوپا را تشکیل می دادند، ارتباط برقرار کردند تا باند فناوری پیشرفته را به بازار بیاورند.
 
بوگی در گفتگوی ایمیلی خود گفت: "در تمام تحقیقاتم انگیزه من بهبود مراقبت های بهداشتی برای جانبازان، به ویژه کسانی است که زخم های مزمن را تجربه می کنند." بسیار هیجان انگیز است که شاهد به ثمر رسیدن این فناوری باشیم.
 
وی خاطرنشان کرد: جانبازان - به ویژه کسانی که از صندلی چرخدار استفاده می کنند یا دچار صدمات ناشی از انفجار شده اند - با بیشترین خطرات برای عفونت ها و زخم های مزمن مانند زخم های فشاری یا آسیب های فشاری روبرو هستند. این صدمات می تواند برای بیماران دردناک و پرهزینه باشد، و جراحاتی که به خصوص دیر بهبود می یابند نیاز به مراقبت های تخصصی زیادی دارند. صدمات ناشی از فشار در کشور می تواند به بیش از 11 میلیارد دلار در سال برسد.
 
قابل درک است که انرژی ناشی از تحریک الکتریکی می تواند با کاهش عفونت، زخم های مزمن را التیام بخشد، بیوفیلم ایجاد شده از باکتری ها را که می تواند روند بهبود را کند کند مختل کند، و موارد دیگر. اگرچه الکتریسیته قبلاً در رویکردهای درمانی مورد مطالعه و استفاده قرار گرفته بود، اما فناوری ساخته شده توسط بوگی - که نزدیک به 15 سال است به طور متناوب با چالش مراقبت های بهداشتی روبرو شده است - چیز کمی بیشتر ارائه می دهد.
 
در بیانیه VA روی این اثر آمده است: "بانداژ هوشمند می تواند تا هفت روز در محل بماند، بنابراین محیط زخم ثابت می ماند." "این یکی از دلایلی است که باعث می شود سیستم بانداژ هوشمند برتر از پانسمان سنتی زخم باشد که باید هر بار که بیمار تحریک الکتریکی معمولی دریافت می کند برداشته شود. "
 
عنصر مهم دیگر این است که دستگاه می تواند در هر زمان و خارج از مراجعه به کلینیک، درمان ارائه دهد.
 
بانداژ مجهز به سنسورها، الکترودها، ماژول قدرت و کنترل و سایر عناصر است. وسایل برقی موجود در نیمه بالایی آن را می توان از باند جاذب زیر آن جدا کرد، که می تواند تا هفت روز قبل از دور انداختن استفاده شود. و آن چه در داخل باند اتفاق می افتد و زخم را می توان ثبت کرد. بر اساس نسخه منتشر شده، تراشه می تواند داده هایی از جمله مدت زمان استفاده، شارژ باتری و همچنین اندازه گیری دمای زخم یا هرگونه اختلال در آن را ضبط کند.
 
متخصصان مراقبت های بهداشتی می توانند از اطلاعات جمع آوری شده توسط بانداژ در درمان کلی بیماران استفاده کنند. علاوه بر این، بانداژ هوشمند همچنین دارای چنان توانایی ای - که البته هنوز توسط VA برای استفاده تأیید نشده است - می شود که مستقیماً با تلفن بیماران همگام سازی شده و اطلاعات را مستقیماً به ارائه دهندگان مراقبت های بالینی آنها منتقل کند، و آنها را قادر سازد تا تنظیمات درمانی را تقریباً به صورت بلادرنگ انجام دهند.
 
بوگی در مورد ایجاد دستگاه خاطرنشان کرد: "ما در طول توسعه با ارائه دهندگان مراقبت های بهداشتی کهنه کار، کار کرده ایم و آنها در طراحی ایده هایی ارائه داده اند. "
 
بوگی توضیح داد، در نهایت، Exciflex  که قرار است به بازار عرضه شود "نظارت و کنترل کاربر پسند درمان زخم با تحریک الکتریکی یا ES (electrical stimulation) را توسط پزشک انجام می دهد." همچنین تاکید می کند که دستگاه ES  درمانی را بدون نیاز به ایجاد اختلال در پانسمان زخم تا یک هفته ارائه می دهد.
 
وی گفت: "این امر بر همه بیماران، به ویژه افرادی که تحت مراقبت های سرپایی قرار می گیرند، تأثیر مثبت خواهد گذاشت، زیرا نیازی به حضور مکرر در کلینیک سرپایی ندارند. "
 
بوگی همچنین تأیید کرد که دستگاه دارای بلوتوث کم مصرف یا راه اندازی شده با BLE است و داده های وضعیت زخم ذخیره شده به طور ایمن در یک سرویس وب بارگذاری می شود. سابقه گرافیکی و روند و وضعیت زخم بین ES درمانی نیز ارائه می شود.
 
بوگی گفت: "برنامه های کنترل و مدیریت فعالیت Exciflex در حال حاضر برای استفاده پزشکان در حال توسعه است." "قبلاً فناوری ای وجود نداشت که داده های مربوط به بهبود زخم را به صورت لحظه ای ارائه دهد، بنابراین ما می خواهیم ابتدا آن را در اختیار پزشکان قرار دهیم تا آنها بتوانند اطلاعات مفید را تعیین کنند. "  

بانداژ هوشمند برای نظارت بی سیم لحظه ای زخم های مزمن

این فناوری، یک بانداژ هوشمند با وسایل الکترونیکی قابل استفاده مجدد برای نظارت بی سیمی بلادرنگ pH زخم، فشار و خونریزی است.
 
داده ها نشان می دهد که زخم های مزمن یک چالش مهم برای ارائه دهندگان مراقبت های بهداشتی مدرن است.
 
زخم های مزمن زخم هایی هستند که از روند طبیعی بهبود و زمان بندی ها پیروی نمی کنند. آنها به طور تصادفی خونریزی می کنند و سطوح pH را در نتیجه عفونت نشان می دهند. فشار خارجی نیز می تواند باعث مزمن شدن این زخم ها شود.
 
تشخیص و درمان زخم های مزمن چالش برانگیز است و کادر پزشکی اغلب برای انجام درمان به بازرسی های فیزیکی زخم اعتماد می کنند. این روش مستلزم سفرهای مکرر به بیمارستان است که زمان بر و پرهزینه است.
 
این فناوری مشکل پایش زخم را با ارائه یک بانداژ پوشیدنی ارزان قیمت که علائم اولیه عفونت زخم مانند خونریزی و تغییرات pH  را تشخیص می دهد و می تواند فشار خارجی روی زخم را اندازه گیری کند، حل می کند. این نوار ساده بانداژ می تواند داده های پیشرفت زخم را از راه دور ارسال کرده و در زمان نیاز به تعویض پانسمان، به بیماران و همچنین کادر پزشکی از راه دور هشدارهای اولیه بدهد.
 
منبع: ویندی کول، دانشگاه ایالتی کنت