Biomedicinske ingeniører udvikler bærbar respirationsmonitor med legetøj til børn

Forskere ved University of California, Irvine har udviklet en bærbar, engangs åndedrætsmonitor, der giver high-fidelity-aflæsninger på en kontinuerlig basis. Det er designet til at hjælpe børn med astma og cystisk fibrose og andre med kroniske lungesygdomme.

De billigt producerede sensorer blev skabt af UCI biomedicinske ingeniører ved hjælp af det populære børns legetøj Shrinky Dinks, tynde plastplader, der males eller tegnes på og derefter krympes med varme.

Placeret i to positioner - en mellem det niende og 10. ribben og en anden på maven - sporer de Band-Aid-lignende enheder hastigheden og volumen af ​​bærerens respiration ved at måle den lokale belastning på applikationsområderne. De indsamlede oplysninger kunne bl. i tilfælde af astma, hjælpe med at advare om et kommende angreb.

"Den nuværende standard for pleje inden for respirationsmonitorering er en lungefunktionstest, der ofte er svær at udføre og begrænset i forhold til det øjebliksbillede, den giver af en patients respiratoriske helbred - hvilket betyder, at problemer nogle gange kan overses, " sagde Michael Chu, UCI kandidatstuderende forsker i biomedicinsk ingeniørvidenskab og hovedforfatter på et papir om innovationen offentliggjort i dag i npj Digital medicin . "Vores nye stræksensorer giver brugerne mulighed for at gå rundt og gå rundt i deres liv, mens vital information om deres lungers helbred bliver indsamlet."

Enhederne fremstilles ved at påføre et meget tyndt lag metal på en plade af plastiklegetøjet og derefter varmekrympe det for at forårsage korrugering. Filmen overføres derefter til en blød, strækbart materiale - svarende til en lille bandage - der kan klæbes til en patient. Signaler fra indlejrede sensorer kan transmitteres via Bluetooth for at blive vist på en smartphone-app.

Michelle Khine, UCI professor i biomedicinsk teknik, i hvis laboratorium enhederne blev udviklet, sagde, at hun var inspireret til at forfølge innovationen efter fødslen af ​​sin søn for ni måneder siden. Komplikationer krævede, at den nyfødte blev indespærret på neonatal intensivafdelingen tilsluttet en række maskiner, der leverede ilt og overvågede hans vejrtrækning.

"På trods af at hele hans lille krop er dækket af sensorer, alt hospitalspersonalet kunne få var oplysninger om respirationsfrekvens. Hvis du kiggede på vitalmonitoren, du vil se denne bølgeform, så det så ud som om de fik [respirationsvolumen] information, men det var de ikke, "Sagde Khine." Jeg følte mig så hjælpeløs, da mit barn bare lå i denne kasse. Jeg fik ikke lov til at bære ham i otte dage, så det var hjerteskærende - men også frustrerende at se alle disse ledninger koblet til ham, men ikke give alle de oplysninger, vi ønskede."

Hun sagde, at de dage på hospitalet efter hendes søns fødsel var stærkt motiverende for hende som biomedicinsk ingeniør:"Jeg sendte nogle billeder af ham alle sammen til mine elever, og jeg sagde, 'Vi skal være i stand til at gøre det bedre end dette. Det her er 2018. Det er sindssygt.'"

Khines laboratorium er kendt for at bruge Shrinky Dinks som en platform for medicinske applikationer. For cirka et årti siden, hun fornyede brugen af ​​legetøjet til at producere mikrofluidiske enheder.

"Det er forbløffende, at dette legetøj til børn har gjort os i stand til at skabe disse robuste sensorer, der en dag kan være til gavn for børn og andre rundt om i verden, " hun sagde.

Indtil nu, medlemmer af Khine-laboratoriet har testet den nye teknologi på raske forsøgspersoner, men der er planer om et pilotforsøg med et lille antal astmapatienter i de kommende måneder.