CN109431688B - 一种ph敏感型智能敷料 - Google Patents

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Abstract

一种PH敏感型智能敷料,其包括:PH传感器、单片机、藻绵和压电膜;PH传感器收集创面的PH值信息,并输出电压信号至单片机;单片机将电压信号与其内设的电压数值相比较,输出相应的电压值至压电膜;压电膜通过其逆压电效应,输出一个微位移或者形变,从而带动藻绵产生形变;藻绵因上述形变释放相应的药物,从而实现智能控制药物释放。而且本发明的藻绵采用了生物相容性较好的生物质材料,有利于避免因材料造成的刺激、过敏等情况影响伤口愈合;本发明采用冷冻干燥法,制备气凝胶,通过调整各物质配比,获得气凝胶密度较小,孔隙率大的藻绵。气凝胶结构更有利于保持创面愈合需要的微环境,有利于提高藻绵载药量,且具有透气,阻菌作用。

Description

一种PH敏感型智能敷料
技术领域
本发明涉及一种PH敏感型智能敷料。
背景技术
慢性创面常见于各临床科室,其病因复杂、病程长久,已成为新世纪一个重大难题,它不仅对患者本人生活质量有显著的负面影响,高昂的换药费用还造成了社会的医疗负担,感染导致创面的更难愈合,难愈合性创面又可并发感染。
目前为止我们判断创面是否愈合的方法就是拿掉敷料直接观察,如果此时创面还未愈合,很有可能会破坏创面的愈合及使创面受到感染,不但给患者造成痛苦,而且干扰了创面的正常愈合。
发明内容
本发明的目的是提供一种PH敏感型智能敷料及其制备方法,以自动检测创面的愈合情况,实现对药物、生长因子等的控释。
本发明的技术方案如下:
一种PH敏感型智能敷料,其包括:PH传感器、单片机、藻绵和压电膜;
所述PH传感器收集创面的PH值信息,并输出电压信号至单片机;
所述单片机将所述电压信号与其内设的电压数值相比较,输出相应的电压值至压电膜;
所述压电膜通过其逆压电效应,输出一个微位移或者形变,从而带动藻绵产生形变;
所述藻绵因上述形变释放相应的药物,从而实现智能控制药物释放。
进一步的,
当创面处PH值小于6.0时,压电膜厚度形变0.2mm;
当创面处PH值大于等于6且小于7时,压电膜厚度形变0.4mm;
当创面处PH值大于等于7且小于8时,压电膜厚度形变0.6mm;
当创面处PH值大于8.0时,压电膜厚度形变0.8mm。
进一步的,
所述藻绵的制备方法为:将海藻酸钠、羧甲基纤维素钠和聚乙烯醇溶于去离子水中,添加交联剂碳酸钙及葡萄糖酸内脂辅助交联形成水凝胶,并通过冷冻干燥制成。
其中,所述藻绵为内部多孔的气凝胶结构。
效果更好的,所述的藻绵制备方法具体步骤如下:
(1)取海藻酸钠、羧甲基纤维素钠溶解到去离子水中,置于40℃-50℃水浴中搅拌20-30min,得到质量比为5%的胶体溶液A;
(2)取聚乙烯醇,溶于A液中并在75℃-85℃水浴中搅拌30-40min,直至聚乙烯醇完全溶解得B液;
(3)取碳酸钙及葡萄糖酸内脂依次加入B液中,40℃-50℃搅拌直至看不到颗粒状物质得到C液;
(4)将C液转移到不锈钢模具中置于室温下或者超声环境下,静置5h,以去除凝胶液中大量的气泡,得到水胶体;
(5)将步骤(4)得到的水胶体,置于-20℃冰箱中冻存24h;
(6)将步骤(5)冻存后的水胶体,置于室温下融化实现聚乙烯醇的物理交联;
(7)将步骤(6)冻融完成后的水胶体,置于冻干机中,按一阶段温度-40℃,时间5h;二阶段温度-10℃,时间15h;三阶段温度-5℃,时间10h;四阶段温度25℃,时间15h的冻干曲线完成冻干,制得藻绵。
效果最佳的,所述的藻绵制备方法如下:
(1)取5g海藻酸钠、2g羧甲基纤维素钠溶解到100ml去离子水中,置于40℃-50℃水浴中搅拌20-30min,得到质量比为5%的胶体溶液A;
(2)取3g聚乙烯醇,溶于A液中并在75℃-85℃水浴中搅拌30-40min,直至聚乙烯醇完全溶解得B液;
(3)取0.1g-1.0g碳酸钙及0.5g-2.0g葡萄糖酸内脂依次加入B液中,40℃-50℃搅拌直至看不到颗粒状物质得到C液;
(4)将C液转移到20cm*20cm不锈钢模具中置于室温下或者超声环境下静置5h,以去除凝胶液中大量的气泡,得到水胶体;
(5)将步骤(4)得到的水胶体,置于-20℃冰箱中冻存24h;
(6)将步骤(5)冻存后的水胶体,置于室温下融化实现PVA的物理交联;
(7)将冻融完成后的水胶体,置于冻干机中,按一阶段温度-40℃,时间5h;二阶段温度-10℃,时间15h;三阶段温度-5℃,时间10h;四阶段温度25℃,时间15h的冻干曲线完成冻干,制得藻绵。
本发明与现有技术相比,本发明实现了真正的智能化,无需经常拆下敷料观察伤口恢复情况,减少了使用医护人员工作负担,更减少给患者带来不必要的痛苦,提高患者生活质量。具体的:
1)材料方面采用了生物相容性较好的生物质材料,有利于避免因材料造成的刺激、过敏等情况影响伤口愈合。
2)结构特点采用冷冻干燥法,制备气凝胶。通过调整各物质配比,获得气凝胶密度较小,孔隙率大的藻绵。气凝胶结构更有利于保持创面愈合需要的微环境,有利于提高藻绵载药量,且具有透气,阻菌作用。
附图说明
图1为现有技术中创面不同恢复期PH变化图;
图2为本发明的藻绵电镜示意图;
图3为本发明的智能敷料结构示意图;
图4为本发明的智能敷料各模块功能示意图;
图5为本发明的智能敷料中藻绵的孔径大小曲线示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的具体结构及实施方式:
创面愈合是一个复杂的过程,在整个愈合过程中会受很多因素影响,如创面的温度,湿度、PH值,细菌感染等。当这些局部因素的参数处于一个恰当范围时,更有利于创面愈合。尤其是,因创面回复处于不同阶段时其创面处PH值不同,如图1所示,可通过PH传感器输出信号的不同,可以确定创面愈合情况。
基于通过检测创面PH值的变化判断创面愈合情况的基本原理,本专利提供一种PH敏感型智能敷料及其制备方法,不仅实现了保护创面环境例如保湿、透气、阻菌等,而且能通过检测创面PH值的变化,自动检测创面愈合情况,实现对药物、生长因子等的控释。
如图3所示,本发明的PH敏感型智能敷料,其包括:PH传感器、单片机、藻绵、压电膜(PVDF),其中单片机镶嵌于基片中,基片、压电膜、藻绵从上而下设置并固定,且PH传感器置于藻绵外表面上。
其中,药物浸入藻绵,藻绵一侧与伤口创面接触;通过PH传感器收集创面的PH值信息,当创面处PH值小于6.0时,PH传感器输出信号1传递给单片机,单片机对信号1经过处理后输出信号1-1,压电膜接收到信号1-1后厚度增加0.2mm,因敷贴外侧基片的存在导致压电膜向下形变,以偏向内侧挤压藻绵,从而促使藻绵产生形变导致浸入藻绵的药物及生长因子释放。
同样当创面PH不同时压电膜厚度增加不同,使藻绵受挤压程度不同,释放药量不同。详见见表1,其表示创面不同PH值对应压电膜厚度形变不同。
表1
Figure BDA0001831805690000041
如图4所示,本发明通过PH值传感器收集创面的PH值信息,输出电压信号;输出的电压信号经过集成运放,传输到数据分析处理、控制模块单片机(M430),数据结果与单片机内设定好的的V-V(输入电压与输出电压)相比较,输出相应的电压值;并传输到执行器件(压电膜),通过其逆压电效应,输出一个微位移或者形变带动电藻绵产生形变,引起电藻绵内部药物、生长因子等有利于伤口愈合药物释放,实现了智能控制药物释放,促进伤口愈合的功能。
所述的藻绵制备方法如下:
(1)取5g海藻酸钠溶解到100ml去离子水中,置于40℃-50℃水浴中搅拌20-30min。得到质量比为5%的胶体溶液A。
(2)取3g聚乙烯醇(PVA),溶于A液中并在75℃-85℃水浴中搅拌30-40min。直至聚乙烯醇完全溶解得B液。
(3)取0.1g-1.0g碳酸钙及0.5g-2.0g葡萄糖酸内脂(GDL)依次加入B液中,40℃-50℃搅拌直至看不到颗粒状物质得到C液。
(4)将C液转移到20cm*20cm不锈钢模具中置于室温下(或者超声)静置5h,以去除凝胶液中大量的气泡,得到水胶体。
(5)将步骤(4)得到的水胶体,置于-20℃冰箱中冻存24h。
(6)将步骤(5)冻存后的水胶体,置于室温下融化实现PVA的物理交联。
(7)将冻融完成后的水胶体,置于冻干机中,按一阶段温度-40℃,时间5h;二阶段温度-10℃,时间15h;三阶段温度-5℃,时间10h;四阶段温度25℃,时间15h的冻干曲线完成冻干,制得藻绵。
(8)藻绵的多孔结构及海藻酸钠的亲水性,有利于保持创面的透气性及保湿效果。
如图2所示在工作电压3.00Kv,工作距离12.0mm,放大500倍,探头探测SE1信号条件下拍摄该照片,照片中标尺为20μm,从图中可以看出藻绵孔隙率较高,且孔径大小相对较均匀。
如图5所示藻绵孔径大部分为25μm,由现有技术可知,25μm大小的孔径空气可自由透过,所以该敷料贴具有较好的透气性。
表2中取5组本发明中的藻绵样品,分别测量吸水前的前重量、吸水后的后重量,并获得相应的吸水率。由表可知藻绵吸水率高达2016%,极易吸水,所以具有较好的保湿效果。
表2
编号 前重量g 后重量g 吸水率%
1 0.13 3.89 1961.00
2 0.50 9.80 1860.00
3 0.50 10.10 1920.00
4 0.50 12.30 2360.00
5 0.50 10.40 1980.00
以上所述并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种PH敏感型智能敷料,其特征在于,包括:PH传感器、单片机、藻绵和压电膜;
所述PH传感器收集创面的PH值信息,并输出电压信号至单片机;
所述单片机将所述电压信号与其内设的电压数值相比较,输出相应的电压值至压电膜;
所述压电膜通过其逆压电效应,输出一个微位移或者形变,从而带动藻绵产生形变;
所述藻绵因上述形变释放相应的药物,从而实现智能控制药物释放;
当创面处PH值小于6.0时,压电膜厚度形变0.2mm;
当创面处PH值大于等于6且小于7时,压电膜厚度形变0.4mm;
当创面处PH值大于等于7且小于8时,压电膜厚度形变0.6mm;
当创面处PH值大于8.0时,压电膜厚度形变0.8mm;
所述藻绵为内部多孔的气凝胶结构;
所述藻绵的制备方法如下:
(1)取5g海藻酸钠、2g羧甲基纤维素钠溶解到100ml去离子水中,置于40℃-50℃水浴中搅拌20-30min,得到质量比为5%的胶体溶液A;
(2)取3g聚乙烯醇,溶于A液中并在75℃-85℃水浴中搅拌30-40min,直至聚乙烯醇完全溶解得B液;
(3)取0.1g-1.0g碳酸钙及0.5g-2.0g葡萄糖酸内脂依次加入B液中,40℃-50℃搅拌直至看不到颗粒状物质得到C液;
(4)将C液转移到20cm*20cm不锈钢模具中置于室温下或者超声环境下静置5h,以去除凝胶液中大量的气泡,得到水胶体;
(5)将步骤(4)得到的水胶体,置于-20℃冰箱中冻存24h;
(6)将步骤(5)冻存后的水胶体,置于室温下融化实现PVA的物理交联;
(7)将冻融完成后的水胶体,置于冻干机中,按一阶段温度-40℃,时间5h;二阶段温度-10℃,时间15h;三阶段温度-5℃,时间10h;四阶段温度25℃,时间15h的冻干曲线完成冻干,制得藻绵。
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