नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं ने त्वचा से उत्सर्जित और अवशोषित गैसों को मापने के लिए पहला पहनने योग्य उपकरण विकसित किया है।
इन गैसों का विश्लेषण करके, डिवाइस त्वचा के स्वास्थ्य का आकलन करने के लिए एक पूरी तरह से नया तरीका प्रदान करता है, जिसमें घावों की निगरानी करना, त्वचा के संक्रमण का पता लगाना, हाइड्रेशन के स्तर को ट्रैक करना, हानिकारक पर्यावरणीय रसायनों के संपर्क में आने और अधिक शामिल हैं।
नई तकनीक में सेंसर का एक संग्रह शामिल है जो तापमान, जल वाष्प, कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ) में परिवर्तन को ठीक से मापता है2) और वाष्पशील कार्बनिक यौगिक (वीओसी), जो प्रत्येक विभिन्न त्वचा स्थितियों और समग्र स्वास्थ्य में मूल्यवान अंतर्दृष्टि देते हैं। ये गैसें डिवाइस के भीतर एक छोटे से कक्ष में बहती हैं जो वास्तव में इसे छूने के बिना त्वचा के ऊपर मंडराती है। यह नो-कॉन्टैक्ट डिज़ाइन नाजुक ऊतकों को परेशान किए बिना नाजुक त्वचा के बारे में जानकारी एकत्र करने के लिए विशेष रूप से उपयोगी है।
अध्ययन बुधवार (9 अप्रैल) को जर्नल नेचर में प्रकाशित किया जाएगा। कागज छोटे जानवरों और मनुष्यों में डिवाइस की प्रभावकारिता को प्रदर्शित करता है।
नॉर्थवेस्टर्न के जॉन ए। रोजर्स ने कहा, “यह उपकरण हमारे लैब के पहनने योग्य इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का एक प्राकृतिक विकास है जो पसीने को इकट्ठा करते हैं और उनका विश्लेषण करते हैं।” “उस स्थिति में, हम पहनने वाले के समग्र स्वास्थ्य के बारे में जानने के लिए पसीने का विश्लेषण कर रहे थे। उपयोगी, जबकि उस विधि के लिए पसीने की ग्रंथियों के औषधीय उत्तेजना की आवश्यकता होती है या एक गर्म, आर्द्र वातावरण के संपर्क में आने की आवश्यकता होती है। हम इस बारे में सोचना शुरू कर देते हैं कि हम त्वचा से हर समय होने वाली चीजों को पकड़ सकते हैं। अंतर्निहित शारीरिक स्वास्थ्य के लिए। “
नॉर्थवेस्टर्न के गुइलर्मो ए। एमियर ने कहा, “इस तकनीक में नैदानिक देखभाल को बदलने की क्षमता है, विशेष रूप से कमजोर आबादी के लिए, जिसमें नवजात शिशुओं, बुजुर्ग, मधुमेह वाले रोगियों और समझौता किए गए त्वचा वाले अन्य लोग शामिल हैं।” “हमारे डिवाइस की सुंदरता यह है कि हमें घावों, अल्सर या घर्षण के संपर्क में आने के बिना नाजुक त्वचा की स्थिति का आकलन करने के लिए एक पूरी तरह से उपन्यास तरीका मिला। यह उपकरण गैसों में परिवर्तन को मापने और त्वचा की स्थिति के साथ उन परिवर्तनों को सहसंबंधित करने की दिशा में पहला बड़ा कदम है।”
एक बायोइलेक्ट्रॉनिक पायनियर, रोजर्स लुई सिम्पसन और किम्बर्ली क्वेरी सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग, बायोमेडिकल इंजीनियरिंग और नॉर्थवेस्टर्न में न्यूरोलॉजिकल सर्जरी के प्रोफेसर हैं – नॉर्थवेस्टर्न के मैककॉर्मिक स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग और फिनबर्ग स्कूल ऑफ मेडिसिन में नियुक्तियों के साथ – और क्वेरे सिम्पसन इंस्टीट्यूट फॉर बियोजेन्ट्रॉनिक्स के निदेशक। अमियर मैककॉर्मिक में बायोमेडिकल इंजीनियरिंग के डैनियल हेल विलियम्स प्रोफेसर हैं, फ़िनबर्ग में सर्जरी के प्रोफेसर और नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी (क्यूएसआई रेनू) में रीजनरेटिव इंजीनियरिंग के लिए नए स्थापित क्वेरे सिम्पसन इंस्टीट्यूट के संस्थापक निदेशक हैं। रोजर्स और अमीर ने योंगगंग हुआंग, जेन और मार्सिया अचेनबैक प्रोफेसर मैकेनिकल इंजीनियरिंग में और सिविल एंड एनवायरनमेंटल इंजीनियरिंग के प्रोफेसर के साथ अध्ययन का सह-नेतृत्व किया।
घर पर मरीजों को सशक्त बनाना
त्वचा की बाधा कहा जाता है, त्वचा की सबसे बाहरी परत बाहरी वातावरण से शरीर की रक्षा की पहली पंक्ति है। यह अत्यधिक पानी की हानि को रोककर जलयोजन को बनाए रखता है और चिड़चिड़ाहट, बैक्टीरिया और पराबैंगनी विकिरण के खिलाफ बाधा के रूप में कार्य करता है। जब त्वचा की बाधा से समझौता किया जाता है, तो यह पानी की कमी (ट्रैंसेपिडर्मल पानी के नुकसान या टीईवीएल के रूप में जाना जाता है), त्वचा की संवेदनशीलता और संक्रमण और भड़काऊ स्थितियों जैसे एक्जिमा और सोरायसिस जैसे संक्रमण और भड़काऊ स्थितियों के रूप में बढ़ सकता है।
“त्वचा हमें पर्यावरण से बचाने के लिए महत्वपूर्ण है,” अध्ययन के सह-लेखक डॉ। एमी पल्लर ने कहा, डर्मेटोलॉजी के वाल्टर जे। हैमलिन प्रोफेसर और फीनबर्ग में त्वचाविज्ञान विभाग के अध्यक्ष। “इस सुरक्षात्मक कार्य का एक प्रमुख तत्व त्वचा की बाधा है, जो काफी हद तक कसकर बुने हुए प्रोटीन और वसा के एक दुर्जेय संग्रह की विशेषता है जो पानी और चिड़चिड़ाहट, विषाक्त पदार्थों, रोगाणुओं और एलर्जी को बाहर रखता है।”
त्वचा से जल वाष्प और गैसों के उत्सर्जन में परिवर्तन पर नज़र रखने से, स्वास्थ्य देखभाल पेशेवर अपने रोगियों की त्वचा की बाधाओं की अखंडता में एक झलक प्राप्त कर सकते हैं। जबकि जल वाष्प हानि को मापने के लिए प्रौद्योगिकियां मौजूद हैं, वे बड़ी, बोझिल मशीनें हैं जो काफी हद तक अस्पताल की सेटिंग्स के भीतर रहती हैं। दूसरी ओर, कॉम्पैक्ट पहनने योग्य डिवाइस, चिकित्सकों को अपने रोगियों की दूरस्थ रूप से निगरानी करने और व्यक्तियों को घर पर अपनी त्वचा के स्वास्थ्य पर नियंत्रण रखने के लिए सशक्त बनाने में मदद करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
“स्किन बैरियर अखंडता के मापन के लिए सोने का मानक एक जांच के साथ एक बड़ा उपकरण है जो रुक -रुक कर त्वचा को ट्रैसेपिडर्मल पानी के नुकसान के बारे में जानकारी एकत्र करने के लिए छुआ जाता है – या त्वचा के माध्यम से पानी के प्रवाह को,” पल्लर ने कहा। “एक ऐसा उपकरण है जो ट्रैसेपिडर्मल पानी के नुकसान को दूर से माप सकता है, लगातार या अन्वेषक द्वारा प्रोग्राम किए गए के रूप में – और नींद के दौरान एक रोगी को परेशान किए बिना – एक प्रमुख अग्रिम है।”
डिवाइस कैसे काम करता है
सिर्फ दो सेंटीमीटर लंबी और एक-डेढ़ सेंटीमीटर चौड़ी मापते हुए, डिवाइस में एक कक्ष, सेंसर का एक संग्रह, एक प्रोग्राम करने योग्य वाल्व, एक इलेक्ट्रॉनिक सर्किट और एक छोटी रिचार्जेबल बैटरी शामिल है। सीधे त्वचा को छूने के बजाय, चैम्बर इसके ऊपर कुछ मिलीमीटर हो जाता है।
“पारंपरिक पहनने योग्य सेंसर त्वचा के साथ शारीरिक संपर्क पर भरोसा करते हैं, संवेदनशील स्थितियों में उनके उपयोग को सीमित करते हैं, जैसे कि घाव की देखभाल या नाजुक त्वचा वाले व्यक्तियों के लिए,” रोजर्स ने कहा। “हमारा डिवाइस त्वचा की सतह के ऊपर एक छोटा, संलग्न कक्ष बनाकर इस सीमा को खत्म कर देता है।”
एक स्वचालित वाल्व इस कक्ष के प्रवेश द्वार को खोलता है और बंद कर देता है – एक फ़ंक्शन जो संलग्न कक्ष और आसपास के परिवेशी हवा के बीच गतिशील रूप से पहुंच को नियंत्रित करता है। जब वाल्व खुला होता है, तो चैम्बर के अंदर या बाहर गैसें बहती हैं, जिससे डिवाइस को बेसलाइन माप स्थापित करने में सक्षम होता है। फिर, जब वाल्व तेजी से बंद हो जाता है, तो यह चैम्बर के भीतर गैसों को फंसाता है। वहां से, सेंसर की श्रृंखला समय के साथ गैस सांद्रता में परिवर्तन को मापती है।
“अगर हमारे डिवाइस में एक प्रोग्राम करने योग्य वाल्व और एक समय-डायनमिक माप दृष्टिकोण शामिल नहीं किया गया, तो प्रजातियों के प्रवाह को वास्तविक समय में त्वचा में बाहर करने के लिए, तो सिस्टम को इन प्रजातियों की सांद्रता में परिवर्तन से भ्रमित किया जा सकता है जो स्वाभाविक रूप से आसपास के वातावरण में भिन्न हो सकते हैं,” रोजर्स ने कहा। “विशेष रूप से, यदि वाल्व हर समय खुला रहता था, तो सेंसर इन प्रकार के परिवर्तनों का पता लगाएगा – त्वचा से जुड़ी किसी भी चीज़ के कारण नहीं। दूसरी ओर, अगर वाल्व हमेशा बंद हो जाता था, तो यह एक तरह से प्रवाह के प्राकृतिक पैटर्न को दूर कर देगा जो कि संभावित रूप से खतरनाक वातावरण में काम करने वाले काम करने वाले हैं।
घाव की देखभाल के लिए आदर्श
ब्लूटूथ का उपयोग करते हुए, डिवाइस इन डेटा को सीधे स्मार्टफोन या टैबलेट को वास्तविक समय की निगरानी के लिए भेजता है। ये तेज़ परिणाम स्वास्थ्य देखभाल श्रमिकों को घाव प्रबंधन के लिए और एंटीबायोटिक दवाओं के प्रशासन के लिए अधिक सूचित – और तेज – निर्णय लेने में मदद कर सकते हैं।
क्योंकि जल वाष्प में वृद्धि हुई है, सह2 और वीओसी बैक्टीरिया के विकास और देरी से उपचार के साथ जुड़े हुए हैं, इन कारकों की निगरानी करने से देखभाल करने वालों को संक्रमण का पता लगाने में मदद मिल सकती है और अधिक आत्मविश्वास के साथ।
“घावों के लिए एंटीबायोटिक दवाओं को निर्धारित करना थोड़ा जुआ हो सकता है,” अमीर ने कहा, जो घाव भरने में सुधार के लिए पुनर्योजी इंजीनियरिंग दृष्टिकोण के विशेषज्ञ हैं। “कभी -कभी यह बताना मुश्किल होता है कि एक घाव संक्रमित है या नहीं। जब तक यह स्पष्ट है, तब तक बहुत देर हो सकती है, और रोगी सेप्सिस विकसित कर सकता है, जो अविश्वसनीय रूप से खतरनाक है। इससे बचने के लिए, चिकित्सक एंटीबायोटिक दवाओं की एक विस्तृत स्पेक्ट्रम को लिख सकते हैं। एक स्पष्ट और महत्वपूर्ण रुचि है। “
जबकि सभी प्रकार के घावों के लिए निरंतर निगरानी महत्वपूर्ण है, यह मधुमेह के रोगियों के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। अमियर ने पहले डायबिटिक अल्सर के इलाज के लिए एंटीऑक्सिडेंट जैल और रीनेरेटिव पट्टियों सहित विभिन्न रणनीतियों को विकसित किया है। सिर्फ दो साल पहले, एमियर ने रोजर्स के साथ मिलकर पहला क्षणिक इलेक्ट्रॉनिक पट्टी बनाने के लिए तैयार किया, जिसमें घाव भरने में तेजी लाने के लिए विद्युत उत्तेजना का उपयोग किया गया। इन कमजोर रोगियों को जोखिम भरे साइड-इफेक्ट्स से बचने में मदद करने के लिए नया पहनने योग्य एक और उपकरण प्रदान करता है।
“डायबिटिक अल्सर दुनिया भर में कम अंग विच्छेदन का नंबर एक गैर-दर्दनाक कारण है,” अमीर ने कहा। “कभी -कभी यह प्रतीत हो सकता है कि घाव बंद हो रहा है, लेकिन त्वचा की बाधा फ़ंक्शन काफी बहाल नहीं है। हमारा डिवाइस उत्सर्जित गैसों को ठीक से माप सकता है, जो त्वचा अवरोधक फ़ंक्शन के बारे में उपयोगी जानकारी प्रदान करता है।”
बग रिपेलेंट, लोशन की प्रभावकारिता का आकलन
अभिनव नई तकनीक न केवल घाव भरने और त्वचा के स्वास्थ्य में अभूतपूर्व अंतर्दृष्टि प्रदान करती है, यह त्वचा के स्वास्थ्य में सुधार के लिए डिज़ाइन किए गए बग रिपेलेंट्स, स्किन क्रीम और प्रणालीगत दवाओं की प्रभावकारिता की निगरानी में प्रगति का मार्ग भी प्रशस्त कर सकता है।
सीओ2 और वीओसी बहुत गैसें हैं जो मच्छरों और अन्य कीटों को आकर्षित करती हैं। इसलिए, त्वचा से इन उत्सर्जन को मापने से शोधकर्ताओं को समझने और संभावित रूप से मच्छर आकर्षण को कम करने में मदद मिल सकती है। नया डिवाइस त्वचा विशेषज्ञ और उनके रोगियों को यह मापने में सक्षम कर सकता है कि कैसे तेजी से लोशन और क्रीम त्वचा में प्रवेश करते हैं, जो त्वचा की पारगम्यता और बाधा समारोह में अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकता है। ये डेटा अन्य शोधकर्ताओं को अधिक प्रभावी ट्रांसडर्मल ड्रग डिलीवरी सिस्टम विकसित करने, त्वचा रोगों के लिए व्यवस्थित रूप से वितरित दवाओं के प्रभावों की निगरानी करने और सौंदर्य प्रसाधनों और व्यक्तिगत देखभाल उत्पादों की सुरक्षा का मूल्यांकन करने में मदद कर सकते हैं।
इसके बाद, नॉर्थवेस्टर्न टीम ने डिवाइस की क्षमताओं को परिष्कृत करने की योजना बनाई है, जिसमें पीएच स्तरों में परिवर्तन को ट्रैक करने और अंग की शिथिलता और अन्य बीमारियों के शुरुआती पता लगाने के लिए बढ़ी हुई रासायनिक चयनात्मकता के साथ गैस सेंसर विकसित करने के लिए एक सेंसर शामिल है।
“यह असामान्य पहनने योग्य मंच त्वचा के स्वास्थ्य के बारे में सोचने और समझने का एक नया तरीका प्रदान करता है,” रोजर्स ने कहा। “यह तकनीक केवल गैसों और त्वचा की इसी विशेषताओं को मापने के बारे में नहीं है। यह समग्र स्वास्थ्य की भविष्यवाणी करने, संक्रमण और बीमारी को रोकने और एक भविष्य बनाने के बारे में है जहां व्यक्तिगत देखभाल वास्तविक समय, गैर-आक्रामक, निरंतर स्वास्थ्य ट्रैकिंग के माध्यम से एक नए संग्रह के माध्यम से संचालित होती है जो उन लोगों को पूरक करती हैं जिन्हें पारंपरिक पहनने के साथ पकड़ लिया जा सकता है।”
