欧洲研究人员开发了一种支持RFID的智能绷带,旨在根据湿度水平无线传输有关伤口愈合过程的数据,从而减少去除患者敷料和物理检查伤口的需要。

这种智能绷带由意大利博洛尼亚大学研究人员开发,由湿度传感材料、内置的UHF RFID芯片、编织在绷带中的天线以及使用阻抗测量的现成RFID阅读器组成,通过RFID传输,来确定湿度水平,从而获悉伤口的健康状况。

该研究小组正在开发可以3D打印并内置到商业绷带中的原型。研究人员还使用NFC技术测试了该系统,以便用户可以使用智能手机来无线捕获数据,而不需要专用的RFID阅读器。

博洛尼亚大学物理学教授比阿特丽斯·弗拉博尼(Beatrice Fraboni)表示,从长远来看,研究小组希望与科技公司合作,将该解决方案商业化,并获得批准开始在真正的患者身上进行测试。

智能绷带

到目前为止,弗拉博尼说,“该小组已经开发了一系列具有不同层数和不同吸收特性的绷带”,这可能会因人的具体伤口和愈合要求而异。例如烧伤愈合过程与手术切口,烧伤的愈合过程需要一些水分,而手术切口中的水分可能表明存在潜在的感染。

“我们的想法是,每种类型的伤口都可以有自己合适的敷料,”弗拉博尼解释说,“从缓慢渗出的伤口到高度渗出的伤口。”传统的伤口治疗通常需要医生和患者经历拆开伤处进行物理检查的破坏性过程。而去除伤口处的敷料通常会撕裂愈合组织并造成二次损伤,而且这种检查对于患者来说也可能很耗时,他们通常需要去医生那儿检查伤口。

因此,该研究小组致力于构建一个包括无线智能纺织品的解决方案。绷带由称为聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐 (PEDOT:PSS) 的柔性热电材料制成,这种材料被丝网印刷在纱布上,可以用来识别湿度的变化。RFID芯片连接到两根穿过织物的天线上。该小组的设计和工程工作包括采用一层材料,一旦检测到水分,就可以吸收和去除液体,以便下一个读数可以反映当前的水分状况。

智能绷带系统基于对RFID阅读器询问的响应来监控阻抗变化。阻抗的变化取决于天线的干湿状态。研究小组设计了该系统,以便根据阻抗的大小调整阅读器的设置,以检测适当的传感器值,从而根据各种伤口实现最佳愈合。

弗拉博尼回忆说,开发该系统首先要选择材料,他们希望材料具有生物相容性、一次性且便宜。

而PEDOT:PSS能满足这些要求,因为它可以丝网印刷到两种不同类型的纱布上——人造纱布和PET纱布。这种材料降低了潜在的制造成本和与制造相关的能源需求,并以线的形式印刷在纱布的中间,同时两根不锈钢导电线缝合在导电涂层上,用作RFID天线。RFID芯片使用唯一ID号进行编码,阅读器在询问时会传输该ID号。

弗拉博尼进一步解释说,如果该技术可以直接打印在纱布上,则可以降低制造成本和对环境的影响。例如,将半导体芯片沉积到传感器设备中的标准制造过程,以及所使用的化学品和能源,都可以取消。

在典型应用中,医生可以将绷带贴在患者的伤口上,然后患者回家时带上租赁来的手持UHF RFID阅读器,该阅读器带有特定于此伤口的固件和设置。这样,可以针对每个患者的不同需要,设置相应的阈值,超过阈值就向医生发送警报。

患者按照指示,以特定的时间间隔(例如每八小时)询问绷带中内置的RFID标签。数据将由阅读器捕获,并可以显示在患者的设备屏幕上,同时还可以通过蜂窝连接传输给相关的医生。绷带的唯一ID号与该患者以及基于阻抗的传感器读数相关联,这些可以为医生提供信息,以表明该患者伤口是如何愈合的。

弗拉博尼说,虽然市面上已经有一些RFID系统可以检测特定应用中的湿度水平,例如监测医院环境中的尿布和检测汽车系统中的泄漏,但智能绷带的设计更加灵敏,可以检测5至20微升的湿度水平。

目前,研究人员正在研究原型。计划是将湿度阻抗传感器直接构建到商业绷带中,以提供伤口愈合管理。预计下一个原型将涉及到可以通过智能手机询问的NFC版绷带。研究人员希望与科技公司合作,将产品推向商业市场。