CN117377424A - 可穿戴压疮检测传感器和包括该传感器的压疮检测系统 - Google Patents

可穿戴压疮检测传感器和包括该传感器的压疮检测系统 Download PDF

Info

Publication number
CN117377424A
CN117377424A CN202180098658.9A CN202180098658A CN117377424A CN 117377424 A CN117377424 A CN 117377424A CN 202180098658 A CN202180098658 A CN 202180098658A CN 117377424 A CN117377424 A CN 117377424A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pressure
sensor
wearable
pressure sore
detection sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180098658.9A
Other languages
English (en)
Inventor
朴珍旴
金承禄
吉惠晙
金镇勋
李昭娟
柳柱贤
吴帝宪
李义仁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aiyisen Co
Original Assignee
Aiyisen Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aiyisen Co filed Critical Aiyisen Co
Publication of CN117377424A publication Critical patent/CN117377424A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/44Detecting, measuring or recording for evaluating the integumentary system, e.g. skin, hair or nails
    • A61B5/441Skin evaluation, e.g. for skin disorder diagnosis
    • A61B5/447Skin evaluation, e.g. for skin disorder diagnosis specially adapted for aiding the prevention of ulcer or pressure sore development, i.e. before the ulcer or sore has developed
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0002Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0002Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network
    • A61B5/0015Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network characterised by features of the telemetry system
    • A61B5/0024Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network characterised by features of the telemetry system for multiple sensor units attached to the patient, e.g. using a body or personal area network
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/01Measuring temperature of body parts ; Diagnostic temperature sensing, e.g. for malignant or inflamed tissue
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/053Measuring electrical impedance or conductance of a portion of the body
    • A61B5/0531Measuring skin impedance
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/44Detecting, measuring or recording for evaluating the integumentary system, e.g. skin, hair or nails
    • A61B5/441Skin evaluation, e.g. for skin disorder diagnosis
    • A61B5/445Evaluating skin irritation or skin trauma, e.g. rash, eczema, wound, bed sore
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/6802Sensor mounted on worn items
    • A61B5/6804Garments; Clothes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/683Means for maintaining contact with the body
    • A61B5/6832Means for maintaining contact with the body using adhesives
    • A61B5/6833Adhesive patches
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/02Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
    • A61B2562/0247Pressure sensors
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/02Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
    • A61B2562/0252Load cells
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/02Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
    • A61B2562/0271Thermal or temperature sensors
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/02Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
    • A61B2562/0285Nanoscale sensors
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/16Details of sensor housings or probes; Details of structural supports for sensors
    • A61B2562/166Details of sensor housings or probes; Details of structural supports for sensors the sensor is mounted on a specially adapted printed circuit board
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/1036Measuring load distribution, e.g. podologic studies

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
  • Invalid Beds And Related Equipment (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

本发明涉及一种压疮检测传感器。根据本发明的可穿戴压疮检测传感器包括:用于基于物理力引起的电容变化测量压力的压力传感器;用于基于电子跃迁引起的导电率变化测量温度的温度传感器;导电率和阻抗传感器,其包括彼此间隔开并与皮肤接触的两个电极。

Description

可穿戴压疮检测传感器和包括该传感器的压疮检测系统
技术领域
本发明涉及一种可穿戴压疮检测传感器以及包括该传感器的压疮检测系统,并且更具体地,涉及一种可穿戴压疮检测传感器和检测系统,其可以附着到处于发生压疮风险的对象并且可以实时测量压疮的风险,从而提前预防压疮。
背景技术
压疮是一种缺血性皮肤溃疡,发生在当身体某一部位持续受压时,导致该部位的血液循环出现问题,导致氧气和营养供应不足。尽管压疮是一种常见的疾病,但其严重性长期以来一直被忽视。这种疾病分为四个阶段。在第一阶段,医生很难通过视觉识别异常症状,患者也很难感觉到异常症状,在这种情况下,如果错过治疗期,疾病进展到第二阶段或更高阶段,则需要进行广泛的皮肤和骨移植手术,即使在手术后,也是有很高的风险死于诸如败血症等传染病的严重的疾病。目前的压疮预防方法主要依靠护理人员的劳动不断改变病人的体位,但难以预防该疾病,而且压疮一旦发生,其进展很快,导致病人和他们的监护人身心痛苦增加以及医疗费用的迅速上涨。因此,压疮迫切需要制定预防体系和治疗方法。
近年来,使用物联网(IoT)的技术发展迅速,但仍停留在使用压力传感器收集配备有弹性薄膜的垫子的压力分布或报告基于病人的动作停止时的压疮的风险的水平。
因此,需要开发一种早期检测系统,该系统可以在肉眼难以识别压疮的初始状态下或在可能发展为压疮的异常条件下实时监测风险区域(或压疮病变区域)的状态,实时检测发生压疮的风险或压疮的进展程度,并将检测结果实时传递给患者、护理人员、监护人和医生。
[相关技术文件]
[专利文献]
韩国申请公开No.2020-0135052
韩国申请公开No.2020-0048938
发明内容
技术问题
本发明的一个目的是提供一种能够双向感测的压疮传感器,其可以同时测量外部刺激和内部(皮肤组织)变化。
本发明的另一目的是提供一种压疮传感器,其能够实时监测疑似发生压疮的区域的状况并提供能够早期诊断压疮的判别指标。
本发明的另一目的是提供一种压疮传感器,其可以简单地附着在疑似发生压疮的区域以感测引起压疮的外部刺激的强度以及由于皮肤组织损伤而导致的生物统计信号的变化。
本发明的另一目的是提供一种压疮检测系统,其可以远距离实时监测发生压疮的风险或疑似发生压疮的区域的状况。
技术方案
根据本发明的可穿戴压疮检测传感器包括:压力传感器,其基于由物理力引起的电容变化来测量压力;温度传感器,其基于由电子跃迁(electron hopping)引起的导电率变化来测量温度;以及阻抗传感器,其包括彼此间隔开并与皮肤接触的两个电极。
在根据本发明示例性实施例的可穿戴压疮检测传感器中,压力传感器可以包括聚合物凝胶电解质电容器。
在根据本发明示例性实施例的可穿戴压疮检测传感器中,温度传感器可包括导电聚合物基质和分散并嵌入该基质中的碳纳米结构。
在根据本发明示例性实施例的可穿戴压疮检测传感器中,碳纳米结构可以包括碳纳米管、石墨烯或其混合物。
在根据本发明示例性实施例的可穿戴压疮检测传感器中,阻抗传感器的两个电极可以均为绝缘弹性体和导电纳米线的复合材料。
在根据本发明示例性实施例的可穿戴压疮检测传感器中,压疮检测传感器还可以包括在其一个表面上形成有布线的织物基底,并且压力传感器、温度传感器和阻抗传感器彼此间隔开地布置在织物基底的一个表面上。
在根据本发明示例性实施例的可穿戴压疮检测传感器中,压疮检测传感器还可以包括覆盖织物基底的一个表面的可湿性聚合物泡沫,并且可湿性聚合物泡沫包括形成为使得压力传感器、温度传感器和阻抗传感器暴露于表面的的通孔。
本发明包括一种可穿戴压疮检测系统,其包括上述的可穿戴压疮检测传感器。
根据本发明的穿戴式压疮检测系统,包括:如上所述的穿戴式压疮检测传感器;微处理单元,其电连接至压疮检测传感器,接收来自压疮检测传感器的压力传感器、温度传感器和阻抗传感器的感测值,计算压疮指标,该压疮指标包括施加到附着有压疮检测传感器的用户身体的压力、皮肤温度值和组织阻抗值;以及无线通信单元,其将微处理单元计算出的压疮指标通过无线通信发送至终端设备。
在根据本发明示例性实施例的可穿戴压疮检测系统中,微处理单元和无线通信单元可以设置在柔性印刷电路板(PCB)上。
在根据本发明示例性实施例的可穿戴压疮检测系统中,无线通信可以包括短距离无线通信,包括WIFI或蓝牙。
有益效果
根据本发明的压疮检测系统的优点在于,通过使用具有可穿戴特性的压力传感器、温度传感器和阻抗传感器来提供疑似发生压疮的区域的皮肤温度和内部组织的阻抗以及施加到疑似发生压疮的区域的压力,在裸眼难以判断压疮发生时,能够提前检测压疮是否已经发生或者是否有发生压疮的风险。
附图说明
图1是示出了根据本发明的示例性实施例的压疮检测传感器的配置的图;
图2是示出了根据本发明的示例性实施例的压疮检测系统的配置的图;和
图3是示出了根据本发明的示例性实施例的压疮检测系统中集成在柔性印刷电路板(PCB)中的无线通信单元和微处理单元的配置的图。
具体实施方式
下面,将参照附图详细描述根据本发明的可穿戴压疮检测传感器。下文呈现的附图作为示例提供,以充分传达本发明的技术构思。因此,本发明不限于下文中呈现的附图,并且可以以不同的形式来实现,并且可以夸大下文中呈现的附图以进行说明,以阐明本发明的技术构思。本文中,除非另有定义,技术术语和科学术语具有与本发明所属领域的技术人员通常理解的相同的含义,并且在以下描述和附图中将省略对被认为不必要地偏离本发明要点的相关已知功能或配置的详细描述。
此外,如本文所使用的,除非上下文明确地另有说明,说明书和权利要求中使用的单数形式也旨在包括复数形式。
在下面的示例性实施例中,诸如第一、第二等术语用于将一个元件与另一个元件区分开的目的,而非具有限制意义。
另外,诸如“包括”或“具有”等术语意味着存在说明书中描述的特征或元件,并且不排除添加一个或更多个其他特征或元件的可能性。
在本说明书和所附权利要求书中,当膜(层)、区域、元件等的一部分被称为在另一部分上时,不仅是指该部分直接位于与其接触的另一部分上的情况,而且还包括该部分与另一部分通过它们之间夹着的另一膜(层)、其他区域和其他元件接触的情况。
根据本发明的可穿戴压疮检测传感器包括:基于由物理力引起的电容变化来测量压力的压力传感器;基于电子跃迁引起的导电率变化来测量温度的温度传感器;包括彼此间隔开并与皮肤接触的两个电极的阻抗传感器。
根据本发明的可穿戴压疮检测传感器包括压力传感器、温度传感器和阻抗传感器,使得根据本发明的可穿戴压疮检测传感器有利地是能够同时检测生物特征信号的变化和外部刺激的双向传感器,即能够同时检测外部刺激的变化和身体内部的变化,所述生物特征信号包括由于皮肤组织损伤(异常)而变化的温度和阻抗,所述外部刺激包括施加在皮肤上的外部压力。
另外,根据本发明的可穿戴压疮检测传感器提供了一种用于通过检测疑似发生压疮的区域(皮肤区域)的温度和阻抗的变化来确定皮肤组织的损伤(异常)程度的指标,以及感测并提供施加于疑似发生压疮的区域的压力,使得用户(压疮检测传感器的用户)、监护人或医务人员可以在发生压疮之前识别并确定发生压疮的风险水平。另外,即使用户已经发生压疮,该用户、监护人或医务人员也可以识别并确定发生压疮的区域的病变进展程度(治疗)和进展速度(治疗)。
另外,在根据本发明的可穿戴压疮检测传感器中,由于压力传感器基于由物理力(外部施加的压力)引起的电容变化来计算压力,因此可以以极薄膜的形式测量压力,保证了可穿戴特性,并且由于可以精确地测量由平躺状态下的人体重量产生的压力,因此根据本发明的可穿戴压疮检测传感器对于检测压疮非常有利。
温度传感器还基于电子跃迁引起的导电率变化来测量温度,使得能够以极薄膜的形式测量温度,从而确保可穿戴特性,并且阻抗传感器通过定位成彼此间隔开并与用户的皮肤接触的两个电极测量皮肤组织的阻抗,从而通过可以变薄的电极确保可穿戴特性。
在有利的示例中,压力传感器可以包括聚合物凝胶电解质电容器。聚合物凝胶电解质电容器可以包括与用户皮肤接触的第一电极;聚合物凝胶电解质;和面向第一电极的第二电极,其之间插入有聚合物凝胶电解质。众所周知,薄膜电容器的电解质使用液体电解质、无机电解质或基于聚合物的固体电解质。液体电解质电容器难以集成到压疮传感器中,使用过程中稳定性差,并且由于基于无机电解质的柔性特性较差而不适用。在薄膜电容器中,基于聚合物的固体电解质可大致分为固体聚合物电解质、凝胶型聚合物电解质和聚合电解质。其中,凝胶型聚合物电解质无渗漏且可实现固体电解质中最高的离子导电率,但其缺点是机械性能较弱。
根据本发明的有利示例的压疮检测传感器利用了这种基于凝胶型聚合物电解质的电容器的缺点,并且具体地,根据本发明的有利示例的压疮检测传感器可以在通过凝胶型聚合物电解质确保柔性特性的同时,通过利用当由人体重量引起的压力而从电解质内的离子泵释放离子时的电容变化来测量施加到疑似发生压疮的区域的压力。
当使用聚合物凝胶电解质电容器进行压力感测时,具有高灵敏度的压力传感器,其具有从4kPa至13kPa(30mmHg至100mmHg)的压力范围的宽压力范围,已知其通过调整聚合物凝胶电解质(凝胶型聚合物电解质)的弹性模量在床上平躺时应用于皮肤。作为实际示例,聚合物凝胶电解质电容器的聚合物凝胶电解质的弹性模量(基于室温的弹性模量)可以非常低,为0.01kPa至1.00kPa,使得电容可以根据压力范围为4kPa至13kPa的压力敏感地改变。
众所周知,聚合物凝胶电解质可以是酸性电解质或碱性电解质,并且包括诸如聚(环氧乙烷)(PEO)、聚(丙烯酸酯)(PA)、聚(乙烯醇)(PVA)和聚(丙烯酸))(PAA)的聚合物、盐类(例如氢氧化钾、硫酸、磷酸、高氯酸等),以及溶剂(例如水),并且聚合物凝胶电解质的弹性模量可以通过改变电解质成分的含量或具体材料进行适当调节。
聚合物凝胶电解质电容器的所述两个电极(第一电极和第二电极)可以是固态电容器中常用的电极,并且可以包括例如透明导电氧化物(例如氧化铟锡)、纳米线网络、(例如银纳米线等)、导电二维碳结构(例如石墨烯)、导电一维碳结构(例如碳纳米管)、以及导电聚合物(例如活性炭、(聚(3,4-亚乙基二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT:PSS)),但不限于此。另外,聚合物凝胶电解质电容器的具体尺寸可以足以顺利地测量施加到疑似发生压疮的区域的压力。实际示例可以包括聚合物凝胶电解质的1mm至5cm的宽度、1mm至5cm的广度,10μm至100μm水平的厚度,但不限于此。
温度传感器可以监测因皮肤组织异常或炎症而疑似发生压疮的区域的体温变化。在有利的示例中,温度传感器可以包括导电聚合物基质和分散并嵌入该基质中的碳纳米结构。基本上,温度传感器可以包括复合材料的薄膜,该复合材料包括导电聚合物基质和分散并嵌入导电聚合物基质中的碳纳米球。
导电聚合物基质的导电聚合物可以是选自由聚乙炔基、聚苯胺基、聚吡咯基和聚噻吩基导电聚合物中的一种或两种或更多种,但不限于此。作为实际示例,导电聚合物可以是选自聚乙炔(PA)、聚苯胺(PANI)、聚吡咯PPy、聚噻吩(PT)、聚(3,4-乙撑二氧噻吩(PEDOT)、聚异硫茚(PITN)、聚苯乙烯(PPV)、聚苯撑(PPE)、聚苯硫醚(PPS)、聚氮化硫(PSN)等中的任意一种或两种或更多种。
碳纳米结构可以是导电碳纳米结构,并且导电碳纳米结构可以包括但不限于碳纳米管、石墨烯(包括还原氧化石墨烯(RGO))或其混合物。
在上述复合材料薄膜(composite thin film)中,通过复合材料交界处的电子跃迁来进行电荷转移,并且随着温度升高,交界处的电子量增加且电阻减小。因此,通过测量复合材料薄膜的电特性,可以感测疑似发生压疮的区域的温度。当然,此时电特性可以包括导电率或电阻。
考虑到人体的正常温度和变化的异常体温,从35℃至45℃的温度可以是温度传感器可以准确检测到的有效温度范围。可以通过调节复合材料中的导电聚合物和碳纳米结构之间的交界(交界面积)的范围来确保温度传感器对于该有效温度范围的感测灵敏度。
为了使复合材料薄膜的电性能在有效温度范围内根据温度变化敏感地变化,复合材料薄膜可以包括碳纳米管作为碳纳米结构,并且导电聚合物基质:碳纳米管的重量比可以为1:0.3至1:0.5。然而,在该范围之外,温度感测并非不可能,因此,本发明不限于复合材料薄膜的具体组成或材料。
复合材料薄膜的具体尺寸可能足以顺利地测量疑似发生压疮的区域的温度。作为实际实施例,复合材料薄膜的具体尺寸为宽度0.5mm至2.0mm、广度0.5mm至1.0mm、厚度100μm至300μm等,但不限于此。
阻抗传感器可以包括彼此间隔开的两个电极,并且所述两个电极中的每一个可以是绝缘弹性体和导电纳米线的复合材料。具体地,所述两个电极可以各自为包括绝缘弹性体的基底和分散并接合至绝缘弹性体基底以形成网络的导电纳米线的复合材料。此时,导电纳米线的网络可以指其中通过导电纳米线之间的接合或接触而形成连续电流移动路径的结构。绝缘弹性体可以是具有高柔性和弹性的可固化树脂,并且可以包括但不限于例如硅氧烷基树脂、烯烃基弹性树脂或聚氨酯基树脂。导电纳米线可以是金属纳米线,并且金属纳米线可以包括银、金、铜、镍或其混合物的纳米线或其核壳纳米线,但不限于此。
相关技术的基于水凝胶的电极由于水分容易蒸发并且由于电极表面污染而降低的粘附性而难以长期使用,并且柔性或弹性不足,因此它们作为应长时间附着的可穿戴传感器具有局限性。同时,根据示例性实施例的阻抗传感器的电极基于绝缘弹性体和导电纳米线的复合材料,可以确保优异的柔性特性,并且可以稳定且稳固地粘附到由于躺着的人体的重量而疑似发生压疮的区域,并且可以长时间保持金属纳米线与皮肤之间的稳定接触。
阻抗传感器的所述两个电极中的每一个的具体尺寸可以足以顺利地测量疑似发生压疮的区域中的皮肤组织的阻抗。例如,电极的宽度和广度可以均为1mm至1cm,并且所述两个电极之间的距离可以为0.5cm至5cm,但不限于此。
皮肤组织的阻抗对于健康皮肤可以是几MΩ的水平,对于损伤皮肤可以是几十kΩ的水平,并且损伤越严重,阻抗越低。因此,通过使用阻抗传感器测量皮肤组织的阻抗,可以检测皮肤组织是否损伤或者疑似发生压疮的区域的损伤程度。此时,施加到两个电极以测量阻抗的交流(AC)频率范围可以为100Hz至106Hz,并且AC电压的幅值可以是几mV,具体地,从2mV至10mV,并且AC可以具有正弦波的形式,但不限于此。
此外,可以通过施加到阻抗传感器的两个电极的交流电压来测量疑似发生压疮的区域(皮肤组织)的阻抗,同时可以对疑似发生压疮的区域施加精细的电刺激。
根据示例性实施例的压疮检测传感器还可以包括织物基底,该织物基底具有形成在其一个表面上的布线。具有布线的织物基底可以用作集成上述压力传感器、温度传感器和阻抗传感器的平台。
另外,根据示例性实施例的压疮检测传感器还可以包括覆盖织物基底的一个表面的可湿性聚合物泡沫,并且可湿性聚合物泡沫可包括形成为使得压力传感器、温度传感器、阻抗传感器通过其暴露于表面的通孔。
图1是根据本发明的示例性实施例的压疮检测传感器的配置图的示例。
如图1所示的示例,压疮检测传感器可以包括其上形成有布线110的织物基底100、压力传感器200、温度传感器300、阻抗传感器410至460以及具有通孔510的可湿性聚合物泡沫500。织物基底100具有柔性特性和保形特性,保护传感器免受湿气、灰尘、化学品等影响,并且可以提供具有良好通风的平台。织物基底100可以设置有使用导电墨水等形成的布线110,并且压力传感器200、温度传感器300和阻抗传感器410至460中的每一个可以电连接到织物基底100的外部。
可湿性聚合物泡沫500可以吸收汗液或体液,因此可以稳定地维持每个集成传感器(压力传感器200、温度传感器300和阻抗传感器410至460)的灵敏度。可湿性聚合物泡沫500可以包含湿气并且可包含生物安全材料。作为示例,可湿性聚合物泡沫可以是亲水性聚合物的泡沫,例如聚乙烯醇、聚乙二醇、聚环氧乙烷、聚乙烯基丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚氨酯,或者亲水性聚合物和纤维素醚或纤维素醚材料的混合物的泡沫,例如羧甲基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、乙基羟乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素和羟乙基羟丙基纤维素,但不限于此。
可湿性聚合物泡沫500可以具有与织物基底100相对应的形状和尺寸,并且可以包括通孔510,通孔510形成为使得集成到织物基底100中的压力传感器200、温度传感器300和阻抗传感器410至460暴露于表面。因此,集成到织物基底100中的传感器200、300和410至460中的每一个可以通过可湿性聚合物泡沫500中的通孔暴露并直接接触用户的皮肤。因此,当实际使用压疮检测传感器时,可湿性聚合物泡沫500可以与人体接触,并且织物基底100可以是覆盖皮肤的层。
另外,如图1所示的示例,阻抗传感器可以具有基于两个电极(410至420、430至440或450至460)的两个或更多个单体,通过形成在织物基底100上的布线110发送到电极的电压被施加作为用于阻抗测量的一个单体。图1中的示例是具有三个单体的示例。如果阻抗传感器包括两个或更多个单体,则即使在疑似发生压疮的区域中也可以有效地检测皮肤组织的异常。当然,所提供的单体的数量、每个单体的位置以及每个单体中的所述两个电极之间的距离可以通过考虑疑似发生压疮的区域的具体面积和形状来适当调整。
本发明包括一种可穿戴压疮检测系统,其包括上述的可穿戴压疮检测传感器。
根据本发明的可穿戴压疮检测系统可以包括上述的可穿戴压疮检测传感器;微处理单元,其电连接到压疮检测传感器、接收来自压疮检测传感器的压力传感器、温度传感器和阻抗传感器的感测值、并计算压疮指标,该压疮指标包括施加到附着有压疮检测传感器的用户身体的压力、皮肤温度值和组织阻抗值;以及无线通信单元,其将微处理单元计算出的压疮指标通过无线通信发送至终端设备。
有利地,微处理单元和无线通信单元可以设置在柔性印刷电路板(PCB)上,并且可以电连接到上述的可穿戴压疮检测传感器。
现有技术的可穿戴传感器通常通过布线连接到外部设备以进行数据处理和发送/接收。结果,存在可穿戴传感器的穿戴舒适度降低并且移动性受到限制的问题。
然而,在根据本发明的可穿戴压疮检测系统中,用于数据处理的微处理单元和用于无线通信的无线通信单元集成在柔性PCB上并通过柔性布线连接到压疮检测传感器1000,使得集成了微处理单元和无线通信单元的柔性PCB 2000可以位于人体(用户)附近,从而防止使用过程中的异物感并且不损害活动性。
图3是其中集成有微处理单元和无线通信单元的柔性PCB的配置图的示例。
如图3所示的示例,微处理单元可以包括检测阻抗变化的微阻抗分析器740、执行信号滤波的低通滤波器720、以及检测温度和压力变化的AC芯片750,并且其输出可以通过微控制器730被转换为数字信号。通过连接部分710向传感器供电,并且输出感测值。具体地,温度传感器根据复合材料薄膜的电阻的变化来检测温度的变化,所述复合材料薄膜包括导电聚合物基质和分散并嵌入在基质中的碳纳米结构,因此,温度传感器可以使用数字温度传感器模块控制器(例如ON Semiconductor的NCT75控制器)来执行控制和测量。压力传感器可以通过电容的变化来检测压力,因此,压力传感器可以使用电容式触摸屏控制器(例如MICROCHIP的CAP1203控制器)来执行控制和测量。最后,测量的信号可以被传送到微控制器730并且最终信号可以被计算并被转换为数字信号。
因此,从微控制器730数字输出的信号可以包括施加到疑似发生压疮的区域的压力、疑似发生压疮的区域的皮肤温度、以及疑似发生压疮的区域的内部皮肤组织阻抗值。施加到身体的压力、皮肤温度以及组织阻抗值作为可以在医学上确定发生压疮的风险或压疮进展的指标(压疮指标)可以通过无线通信单元发送到相关人员(例如医生、压疮检测传感器用户、监护人等)的终端设备。
无线通信单元可以包括发送器770或收发器770以及发送或接收特定频率的电磁波的天线780。无线通信可以是短距离无线通信,例如蓝牙或Wi-Fi。在低功耗蓝牙的情况下,无线通信可以超过10m,而在使用网状蓝牙方法的情况下,一台设备中可以同时连接数百个蓝牙设备,从而可以将压疮指标传输到涉及不同人员的终端设备。
此时,当无线通信单元包括收发器时,可以接收从终端设备(例如医生、压疮检测传感器用户和监护人)发送的信号,并且基于接收到的信号,可以控制压疮检测传感器的开/关、压疮指标的传输间隔以及在各种压疮指标中仅选择性地传输特定指标,并且向微处理单元、无线通信单元和压疮检测传感器供电的电源(例如电池760)可以设置在柔性PCB600上。
在上文中,虽然通过具体事项、示例性实施例和附图描述了本发明,但是其被提供仅用于帮助全面理解本发明。因此,本发明不限于示例性实施例。本发明所属领域的技术人员可以根据该描述做出各种修改和改变。
因此,本发明的精神不应限于前述示例性实施例,并且所附权利要求以及对权利要求的所有等同或等同修改都旨在落入本发明的范围和精神内。

Claims (10)

1.一种可穿戴压疮检测传感器,包括:
压力传感器,其基于由物理力引起的电容变化来测量压力;
温度传感器,其基于由电子跃迁引起的导电率变化来测量温度;和
阻抗传感器,包括彼此间隔开并与皮肤接触的两个电极。
2.根据权利要求1所述的可穿戴压疮检测传感器,其中,所述压力传感器包括聚合物凝胶电解质电容器。
3.根据权利要求1所述的可穿戴压疮检测传感器,其中,所述温度传感器包括导电聚合物基质和分散并嵌入所述基质中的碳纳米结构。
4.根据权利要求3所述的可穿戴压疮检测传感器,其中,所述碳纳米结构包括碳纳米管、石墨烯或其混合物。
5.根据权利要求1所述的可穿戴压疮检测传感器,其中,所述阻抗传感器的两个电极均为绝缘弹性体和导电纳米线的复合材料。
6.根据权利要求1所述的可穿戴压疮检测传感器,其中,
所述压疮检测传感器还包括织物基底,该织物基底的一个表面上形成有布线,并且
所述压力传感器、所述温度传感器和所述阻抗传感器彼此间隔地布置在所述织物基底的一个表面上。
7.根据权利要求6所述的可穿戴压疮检测传感器,其中所述压疮检测传感器还包括覆盖所述织物基底的一个表面的可湿性聚合物泡沫,并且所述可湿性聚合物泡沫包括形成为使得所述压力传感器、所述温度传感器传感器和所述阻抗传感器暴露于表面的通孔。
8.一种可穿戴压疮检测系统,包括:
根据权利要求1至7中任一项所述的可穿戴压疮检测传感器;
微处理单元,其电连接到所述压疮检测传感器,接收来自所述压疮检测传感器的所述压力传感器、所述温度传感器和所述阻抗传感器的感测值、并计算压疮指标,所述压疮指标包括施加到附着有所述压疮检测传感器的用户身体的压力、皮肤温度值、组织阻抗值;和
无线通信单元,其将所述微处理单元计算出的压疮指标通过无线通信发送至终端设备。
9.根据权利要求8所述的可穿戴压疮检测系统,其中,所述微处理单元和所述无线通信单元设置在柔性印刷电路板(PCB)上。
10.根据权利要求8所述的可穿戴压疮检测系统,其中,所述无线通信包括短距离无线通信,所述短距离无线通信包括WIFI或蓝牙。
CN202180098658.9A 2021-03-25 2021-12-20 可穿戴压疮检测传感器和包括该传感器的压疮检测系统 Pending CN117377424A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210038530A KR20220133439A (ko) 2021-03-25 2021-03-25 웨어러블 욕창 감지 센서 및 이를 포함하는 욕창 감지 시스템
KR10-2021-0038530 2021-03-25
PCT/KR2021/019385 WO2022203164A1 (ko) 2021-03-25 2021-12-20 웨어러블 욕창 감지 센서 및 이를 포함하는 욕창 감지 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117377424A true CN117377424A (zh) 2024-01-09

Family

ID=83397523

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180098658.9A Pending CN117377424A (zh) 2021-03-25 2021-12-20 可穿戴压疮检测传感器和包括该传感器的压疮检测系统

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20240225530A9 (zh)
EP (1) EP4316354A1 (zh)
JP (1) JP2024518813A (zh)
KR (2) KR20220133439A (zh)
CN (1) CN117377424A (zh)
WO (1) WO2022203164A1 (zh)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6940483B2 (ja) * 2015-08-31 2021-09-29 マシモ・コーポレイション ワイヤレス患者監視システムおよび方法
WO2017214188A1 (en) * 2016-06-06 2017-12-14 University Of Massachusetts Systems and methods for prevention of pressure ulcers
KR102001512B1 (ko) * 2018-03-21 2019-10-21 계명대학교 산학협력단 욕창의 진단 및 치료가 동시에 가능한 바이오 포토닉스 장치
KR102150026B1 (ko) * 2018-03-23 2020-08-31 주식회사 마이알 온도 감지 기능에 의해 교대 부양이 가능한 욕창방지방석
KR102056006B1 (ko) * 2018-06-12 2019-12-13 중앙대학교 산학협력단 생체 정보 모니터링을 위한 웨어러블 센서 유닛
KR102222765B1 (ko) 2018-10-31 2021-03-04 (주)에프에스알엔티 치매환자 실시간 모니터링 시스템
KR20200135052A (ko) 2019-05-24 2020-12-02 주식회사 마이다스에이치앤티 인공지능을 이용한 욕창 환자 관리 시스템 및 그 동작 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220133439A (ko) 2022-10-05
US20240130670A1 (en) 2024-04-25
KR20240063851A (ko) 2024-05-10
WO2022203164A1 (ko) 2022-09-29
US20240225530A9 (en) 2024-07-11
JP2024518813A (ja) 2024-05-07
EP4316354A1 (en) 2024-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9291589B2 (en) Wearable articles with wetness sensing
US9757049B2 (en) Electrode and device for detecting biosignal and method of using the same
CN101960299B (zh) 湿度传感器及其管理系统
JP2012515329A (ja) 界面圧測定システム
JP6496524B2 (ja) 失禁を監視するシステム
CN110072443B (zh) 贴片型传感器模块
US11399743B2 (en) Wearable sweat sensing systems and methods thereof
WO2017059831A1 (en) Sensory system for the electronic detection of body fluids in a diaper
US20180024023A1 (en) Liquid sensor
KR102706318B1 (ko) 패치형 센서모듈
US20200163808A1 (en) Wetness monitoring apparatus for incontinence surveillance
US20240225530A9 (en) Wearable pressure ulcer detection sensor and pressure ulcer detection system including the same
Lin et al. Silver nanowire based wearable sensors for multimodal sensing
US20240180736A1 (en) Liquid sensing in ostomy appliance
US20230158293A1 (en) Flexible nonmetallic electrode
KR102214471B1 (ko) R2r 그라비아 인쇄 방법을 이용한 전기화학 센서 태그 제조 방법
US20220280349A1 (en) Smart diaper system and methods for making the same
JPH06300724A (ja) おむつの交換時期検知センサ
CN212779635U (zh) 肤温传感器
CN107647857A (zh) 一种健康袜
CN117398239A (zh) 具氧化铟锡的尿布
CN115835810A (zh) 医疗贴片的粘附检测

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination