저렴한 다용도 패치는 상처의 종류와 크기에 따라 맞춤화할 수 있으며 불리 한 조건을 조기에 경고하여 상처 관리 및 관리를 용이하게 합니다

싱가포르 국립 대학교와 A*STAR 재료 연구 및 공학 연구소의 과학자들은 상처 회복을 편리하고 효과적으로 모니터링하기 위해 종이와 같은 배터리가 필요 없는 AI 지원 센서 패치인 PETAL을 발명했습니다. 이 새로운 기술은 상처 치료를 개선하기 위해 합병증에 대한 조기 경고를 제공합니다. 배터리가 필요 없는 종이 모양의 PETAL 센서 패치는 5개의 비색 센서를 사용하여 15분 이내에 상처의 바이오마커를 측정합니다. 독점 AI 알고리즘은 센서 패치의 디지털 이미지를 빠르게 분석하여 97%의 정확도로 상처 치유 상태를 결정합니다.

상처 치유 상태를 적시에 효과적으로 모니터링하는 것은 상처 치료 및 관리에 매우 중요합니다. 만성 상처(예: 3개월 후에도 치유되지 않는 상처) 및 화상 후 병적 흉터와 같은 손상된 상처 치유는 생명을 위협하는 의학적 합병증을 유발할 수 있으며 전 세계적으로 환자와 의료 시스템에 상당한 경제적 부담을 줄 수 있습니다.

싱가포르 국립 대학교(NUS)와 A*STAR의 재료 연구 및 공학 연구소(IMRE)의 연구팀이 최근 발명한 발명품은 상처 회복을 모니터링하는 간단하고 편리하며 효과적인 방법을 제공하여 임상 개입을 시작할 수 있습니다. 적시에 상처 치료 및 관리를 개선합니다.

현재 상처 치유는 일반적으로 임상의가 육안으로 검사합니다. 상처 감염은 대부분 면봉 채취 후 박테리아 배양을 통해 진단되는데, 이는 긴 대기 시간을 포함하고 적시에 상처 진단을 제공하지 않습니다. 이것은 임상 환경에서 어려운 상처 치유의 정확한 예측을 만듭니다. 또한 상처 평가에는 일반적으로 드레싱을 수동으로 자주 제거해야 하므로 감염 위험이 높아지고 환자에게 추가적인 통증과 외상을 유발할 수 있습니다.

“이 문제를 해결하기 위해 NUS 연구원들은 유연한 전자 장치, 인공 지능(AI) 및 센서 데이터 처리에 대한 우리의 전문 지식을 IMRE 연구원의 나노 센서 기능과 결합하여 복잡한 상처 상태를 가진 환자에게 도움이 될 수 있는 혁신적인 솔루션을 개발했습니다.”라고 부교수 Benjamin Tee가 말했습니다. NUS 디자인 및 공학 대학의 재료 과학 및 공학과 및 NUS 보건 혁신 및 기술 연구소에서.

더페탈(피aper-like Battery-fr이자형그리고 네티유 ㅏI-활성화 Mu엘tiplexed) 센서 패치는 상처의 온도, pH, 트리메틸아민, 요산, 수분 등의 바이오마커 조합을 측정하여 15분 이내에 환자의 상처 치유 상태를 판단할 수 있는 5개의 비색 센서로 구성됩니다. 이러한 바이오마커는 상처 염증, 감염 및 상처 환경 상태를 효과적으로 평가하기 위해 신중하게 선택되었습니다.

“우리는 종이와 같은 PETAL 센서 패치를 얇고 유연하며 생체 적합하도록 설계하여 바이오마커 감지를 위한 상처 드레싱과 쉽고 안전하게 통합할 수 있도록 했습니다. 따라서 우리는 이 편리한 센서 패치를 신속하고 저렴한 비용으로 사용할 수 있습니다. 병원이나 가정과 같은 비전문 의료 환경에서도 상처 치료 관리가 가능합니다.

센서 패치는 에너지원 없이 작동할 수 있습니다. 센서 이미지를 휴대폰으로 캡처하고 AI 알고리즘으로 분석하여 환자의 치유 상태를 결정합니다.

티 부교수는 “우리 AI 알고리즘은 치유 상태를 매우 정확하게 분류하기 위해 센서 패치의 디지털 이미지에서 데이터를 빠르게 처리할 수 있다. 이는 상처에서 센서를 제거하지 않고도 가능하다. 상처 치유를 거의 방해하지 않으면서 상처를 더 정기적으로 모니터링할 수 있습니다. 적시에 의료 개입을 적절하게 시행하여 불리한 합병증과 흉터를 예방할 수 있습니다.”

PETAL 센서 패치의 설계 및 제작은 과학 저널에 보고되었습니다. 과학 발전 2023년 6월 16일.

배터리가 필요 없는 센서는 단일 패치에서 5개의 상처 바이오마커를 분석합니다.

대부분의 웨어러블 상처 센서는 하나 또는 소수의 매개변수만 측정하며 부피가 큰 인쇄 회로 기판과 배터리가 필요합니다. 반면 PETAL 센서 패치는 현재 5개의 바이오마커를 측정하며 작동하는 데 배터리가 필요하지 않습니다. 필요한 경우 더 많은 바이오마커를 추가할 수 있습니다.

각 PETAL 센서 패치는 5개의 꽃잎이 달린 바람개비 꽃의 형태로 패턴이 있는 유체 패널로 구성되며 각 ‘꽃잎’은 감지 영역 역할을 합니다. 유체 패널 중앙의 개구부는 상처에서 유체를 수집하고 분석을 위해 5개의 샘플링 채널을 통해 유체를 감지 영역으로 고르게 분배합니다. 각 감지 영역은 온도, pH, 트리메틸아민, 요산 및 습기와 같은 각각의 상처 지표를 감지하고 측정하기 위해 서로 다른 색상 변화 화학 물질을 사용합니다.

유체 패널은 2개의 박막 사이에 끼워져 있습니다. 상부 투명 실리콘층은 산소와 수분 교환의 정상적인 피부 기능을 가능하게 하며 정확한 이미지 캡처 및 분석을 위한 이미지 디스플레이도 가능합니다. 하단 상처 접촉 층은 센서 패치를 피부에 부드럽게 부착하고 상처 조직 파괴를 최소화하기 위해 센서 패널과의 직접적인 접촉으로부터 상처 바닥을 보호합니다.

충분한 상처액이 축적된 후(보통 몇 시간 또는 며칠에 걸쳐) PETAL 센서 패치는 15분 이내에 바이오마커 감지를 완료합니다. 센서 패치의 이미지 또는 비디오를 휴대폰에 기록하여 고유한 AI 알고리즘을 사용하여 분류할 수 있습니다.

실험실 실험에서 PETAL 센서 패치는 치유와 치유되지 않는 만성 및 화상 상처를 구분하는 데 97%의 높은 정확도를 보여주었습니다.

상처 친화적이고 다용도

4일 동안 PETAL 센서 패치와 접촉한 피부 표면에서 관찰된 이상 반응의 뚜렷한 징후가 없었으며, 이는 보행 상처 모니터링을 위한 PETAL 센서 패치의 생체 적합성을 입증했습니다.

이번 연구에서는 만성 상처와 화상 상처에 대한 PETAL 센서 패치의 성능을 입증했다. 이 AI 지원 기술은 당뇨병성 궤양을 위한 포도당, 젖산염 또는 인터루킨-6와 같은 다양한 비색 센서를 통합하여 다른 상처 유형에 맞게 조정하고 맞춤화할 수 있습니다. 감지 영역의 수는 다양한 바이오마커를 동시에 감지하도록 쉽게 재구성할 수 있으므로 다양한 상처 유형에 대해 적용 범위를 넓힐 수 있습니다.

다음 단계

이 발명에 대한 국제 특허가 출원되었으며 연구원들은 다음 인간 임상 시험에 진출할 계획입니다.

PETAL 센서 패치 개발은 난양공대 데이비드 베커 교수팀과 싱가포르 피부연구소가 공동으로 진행했다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/06/230626164257.htm