柔性可穿戴貼片傳感器可幫助數(shù)百萬吞咽障礙患者

日期： 2019-12-20

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吞咽障礙患者，進(jìn)行吞咽運(yùn)動(dòng)時(shí)要監(jiān)測(cè)其喉嚨，但這類監(jiān)測(cè)設(shè)置通常比較昂貴，只能在大型醫(yī)療中心使用，所以患者必須定期去醫(yī)院就診。一種新的可穿戴監(jiān)控設(shè)備即將投放市場(chǎng)，可以在家中對(duì)患者進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，讓數(shù)百萬吞咽障礙患者的治療更輕松、更實(shí)惠。

普渡大學(xué)的研究人員發(fā)明了可穿戴設(shè)備來幫助吞咽障礙患者

背景

吞咽困難是指食物從口腔至胃、賁門運(yùn)送過程中受阻而產(chǎn)生咽部、胸骨后或食管部位的梗阻停滯感覺。

成功完成一次吞咽，需要超過40對(duì)頭部和頸部的肌肉、6對(duì)腦神經(jīng)和多個(gè)大腦區(qū)域進(jìn)行精確協(xié)調(diào)。這些途徑發(fā)生任何中斷都可能導(dǎo)致口咽吞咽障礙。吞咽困難通常由多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病(例如中風(fēng)、腦癱、帕金森氏病和癡呆癥)、頭部和頸部癌癥、創(chuàng)傷和遺傳綜合征引起。

僅在美國(guó)，每年約有944萬成年人和50萬名兒童發(fā)生吞咽困難。吞咽困難影響日常生活，若沒有適當(dāng)?shù)闹委?可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的后果,比如營(yíng)養(yǎng)不良、脫水、呼吸衰竭甚至死亡。

當(dāng)前吞咽困難的康復(fù)干預(yù)措施，需要頻繁進(jìn)行頭頸運(yùn)動(dòng)，并依靠昂貴的生物反饋設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，例如口腔壓力計(jì)、肌電圖設(shè)備和內(nèi)窺鏡等。

這種治療方案要求患者每天或每周多次前往醫(yī)院進(jìn)行治療，這對(duì)許多患者來說往往是不可行的，特別是對(duì)于那些行動(dòng)不便或生活在農(nóng)村地區(qū)的患者。因此，有研究表明吞咽干預(yù)的平均治療依從性僅在22和52%之間，可能導(dǎo)致治療效果欠佳和預(yù)后不良。

目前也有便攜式監(jiān)控設(shè)備，允許實(shí)時(shí)收集吞咽動(dòng)作期間的生物反饋信號(hào)數(shù)據(jù)。但目前大多數(shù)便攜監(jiān)控設(shè)備都是剛性或半柔性的，不適合與頦下區(qū)域的曲線表面連接，特別是在頭頸部運(yùn)動(dòng)的情況下，所以常常導(dǎo)致數(shù)據(jù)獲取不良和患者不適。

創(chuàng)新

為了解決以上問題，研究人員創(chuàng)造了一種可貼在皮膚上的傳感器貼紙，該貼紙可牢固地附著在脖子上，并通過細(xì)電纜連接到無線發(fā)射器單元。

該傳感器貼片使用了聚酰亞胺(PI)柔性薄片(13μm)，并利用激光系統(tǒng)在其兩側(cè)涂上Cu膜(9μm)。隨后用銅蝕刻劑進(jìn)行濕法蝕刻，制作出PI薄片兩端的兩對(duì)sEMG通道、記錄電極和連接器。再用導(dǎo)電粘合劑環(huán)氧樹脂印刷壓阻條，作為傳感元件。

普渡大學(xué)健康與人文科學(xué)學(xué)院語音、語言和聽力科學(xué)副教授Georgia A. Malandraki和普渡大學(xué)工程學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程與機(jī)械工程助理教授Chi Hwan Lee 共同創(chuàng)立了Curasis LLC公司，分別擔(dān)任代理首席執(zhí)行官和首席技術(shù)官。他們正在通過Curasis LLC公司，將該項(xiàng)可穿戴技術(shù)商業(yè)化。

Malandraki表示：'我們希望提供一種可靠，對(duì)患者友好且負(fù)擔(dān)得起的方法來治療數(shù)百萬吞咽障礙患者。'

傳感器貼片系統(tǒng)的基本布局和配置

可貼在皮膚上的傳感器貼紙可測(cè)量并記錄與吞咽有關(guān)的肌肉活動(dòng)和運(yùn)動(dòng)。然后，信息通過夾在穿戴者襯衫上的無線發(fā)射器單元發(fā)送到存儲(chǔ)該信息的軟件上，以供醫(yī)生日后分析。如果沒有可用的互聯(lián)網(wǎng)，則也可以簡(jiǎn)單地記錄數(shù)據(jù)以供日后閱讀。