为娇嫩肌肤提供智能保护

长时间压力引起的皮肤损伤通常发生在无法独立改变姿势的人身上，例如医院生病的新生儿或老年人。由于与工业和研究机构的成功合作，Empa 的科学家们现在正在推出两种针对压疮的智能解决方案。

早产儿在重症监护室度过出生后的头几天，皮肤敏感。因此，Empa 研究人员开发了一种可以防止皮肤损伤的床垫。图片来源： Universitäts-Kinderspital Zürich

如果长时间对我们的皮肤施加过大的压力，它就会受损。此类压力性损伤的高危人群包括坐轮椅的人、重症监护病房的新生儿和老年人。后果是伤口、感染和疼痛。

治疗复杂且昂贵：每年产生约 3 亿瑞士法郎的医疗保健费用。“此外，这种压力性损伤会加剧现有的疾病，”圣加仑仿生膜和纺织品实验室的 Empa 研究员 Simon Annaheim 说。根据 Annaheim 的说法，首先防止组织损伤的发生会更可持续。目前涉及 Empa 研究人员的两个研究项目目前正在推进解决方案：用于重症监护病房新生儿的压力平衡床垫和用于截瘫和卧床不起患者的纺织传感器系统正在开发中。

Empa 研究员 Simon Annaheim 正在努力为新生儿开发床垫。图片来源： Empa

我们的皮肤需求因年龄而异：在成人中，皮肤在躺卧表面的摩擦、组织中的物理剪切力以及纺织品缺乏透气性是主要风险因素。相比之下，接受重症监护的新生儿的皮肤本身非常敏感，任何通过皮肤流失的液体和热量都可能成为一个问题。“虽然这些特别脆弱的婴儿正在被照顾恢复健康，但躺卧的情况不应该导致任何其他并发症，”Annaheim 说。他认为传统床垫不适合体重差异很大、患有各种疾病的新生儿。因此，Annaheim 的团队正在与苏黎世联邦理工学院、苏黎世应用科学大学 （ZHAW） 和苏黎世大学儿童医院的研究人员合作，为婴儿娇嫩的皮肤寻找最佳的躺卧表面。这种床垫应该能够单独适应身体，以帮助孩子在人生中艰难地开始。

为此，研究人员首先确定了新生儿身体各个区域的压力状况。“我们的压力传感器表明，头部、肩部和下脊柱是发生压疮风险最大的区域，”Annaheim 说。这些发现被纳入一种特殊充气床垫的开发中：在压力传感器和微处理器的帮助下，它的三个腔室可以通过电子泵精确填充，从而将各个区域的压力降至最低。Empa 开发的红外激光工艺使床垫能够由柔性多层聚合物膜制成，该膜对皮肤温和，没有刺激性接缝。

在实验室经过多阶段开发过程后，第一批小患者被允许躺在原型床垫上。当研究人员根据婴儿的个人需求在不同程度上填充床垫时，效果立即显现出来：与传统的泡沫床垫相比，原型将身体脆弱部位的压力减少了 40%。

在这项成功的试点研究之后，该原型现在正在 Empa 实验室进行优化。Simon Annaheim和博士生Tino Jucker即将在苏黎世大学儿童医院的重症医学和新生儿科开始对新床垫进行更大规模的研究。

纺丝光：这些聚合物纤维导电，采用新的微流体湿纺工艺生产。图片来源： Empa

在另一个项目中，Empa 研究人员正在努力预防成人所谓的压疮组织损伤。这包括将压力和循环障碍的风险因素转化为有用的警告信号。

如果您长时间躺在同一个位置，压力和循环问题会导致组织氧气供应不足。虽然缺氧会触发健康人的运动反射，但这种神经反馈回路可能会破坏，例如，截瘫或昏迷患者。在这里，智能传感器可以帮助提供组织损伤风险的早期预警。

在 ProTex 项目中，来自 Empa、伯尔尼大学、OST 应用科学大学和圣加仑 Bischoff Textil AG 的研究人员团队开发了一种由智能纺织品制成的传感器系统，并进行了相关的实时数据分析。“与皮肤相容的纺织品传感器包含两种不同的功能性聚合物纤维，”位于圣加仑的 Empa 仿生膜和纺织品实验室的 Luciano Boesel 说。除了压敏纤维外，研究人员还集成了用于测量氧气的导电聚合物纤维 （POF）。“一旦皮肤中的氧含量下降，高度敏感的传感器系统就会发出组织损伤风险增加的信号，”Boesel 解释说。然后，数据直接传输给患者或护理人员。这意味着，例如，可以在组织受损之前及时重新定位躺卧的人。

采用导电聚合物纤维的纺织传感器可以实时测量组织的压力和血氧饱和度，直至皮肤的深层。图片来源： Empa