智能無線傳感敷料傳感模塊集成系統(tǒng)的研制及其特征性、生物相容性檢驗.pdf

1、背景：重大組織損毀傷已成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭創(chuàng)傷的主要類型，只有在戰(zhàn)傷早期為傷員提供快速止血、消炎、鎮(zhèn)痛和防止感染緊急救治，才能為后期救治贏得寶貴時間；而促進(jìn)創(chuàng)面愈合、功能恢復(fù)，降低傷員后續(xù)并發(fā)癥、截肢及死亡率是后期臨床救治的最終目標(biāo)。創(chuàng)面愈合是一個復(fù)雜而精細(xì)的生物學(xué)過程，并且一旦愈合過程發(fā)生紊亂，則會形成慢性創(chuàng)面。慢性創(chuàng)面病情復(fù)雜、病程長，伴隨著人口老齡化使得慢性創(chuàng)面的發(fā)生率逐年增加。慢性創(chuàng)面不但嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量，并且其治療過程會產(chǎn)生數(shù)額

2、龐大的醫(yī)藥費(fèi)，因此找出一種有效的治療手段就顯得非常重要。由于創(chuàng)面的治療手段具有一定的局限性，到目前為止，不論是大面積燒傷病人，或者慢性創(chuàng)面患者我們判斷創(chuàng)面是否愈合的方法就是拿掉敷料來觀察創(chuàng)面。如果創(chuàng)面還未愈合，這樣很有可能會使創(chuàng)面受到感染，留下不可抹掉的疤痕。這種方式不僅使病人產(chǎn)生痛苦，更重要的是擾亂了創(chuàng)面的正常愈合，減慢了創(chuàng)面的愈合速度。所以，為了加快創(chuàng)面愈合、減輕病人痛苦，創(chuàng)造一種新的治療手段迫在眉睫。
　　隨著創(chuàng)面微環(huán)境的研

3、究進(jìn)展與微型傳感器、柔性電路板、納米生物材料的進(jìn)步，使得研究出一種可以監(jiān)測創(chuàng)面微環(huán)境的敷料成為可能。所以我們研制出一種可以和傳感器有效結(jié)合所形成的一種新型智能無線傳感敷料，用于對創(chuàng)面微環(huán)境進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。通過嵌在其中的傳感器監(jiān)測創(chuàng)面溫度的變化及微生物含量使醫(yī)生在不更換敷料的情況下可以對創(chuàng)面是否感染有基本判斷，通過監(jiān)測創(chuàng)面濕度、pH、氧含量等因素來判斷創(chuàng)面微環(huán)境是否利于創(chuàng)面愈合，并且通過藍(lán)牙將數(shù)據(jù)傳至智能手機(jī)、平板等設(shè)備，并將數(shù)據(jù)傳至云端，

4、實(shí)現(xiàn)創(chuàng)面數(shù)據(jù)信息的長期保存，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)功能，達(dá)到個體化醫(yī)療。智能無線傳感敷料的應(yīng)用不僅可以改善創(chuàng)面微環(huán)境、減少換藥頻率、使創(chuàng)面更快地愈合，更重要的是可以減輕患者的痛苦、降低患者住院費(fèi)用。隨著科技的進(jìn)步，智能無線傳感敷料作為在創(chuàng)面愈合方面的監(jiān)測工具將給醫(yī)學(xué)領(lǐng)域帶來革命性的變化，并發(fā)揮舉足輕重的作用。
　　目的：完成對智能無線傳感敷料傳感集成系統(tǒng)的初步研制及其相關(guān)系統(tǒng)的研發(fā)，并對其進(jìn)行相關(guān)特征性檢驗，根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（IS

5、O）頒布的生物材料評價標(biāo)準(zhǔn)要求，對構(gòu)建智能無線傳感敷料傳感集成系統(tǒng)所需材料進(jìn)行生物毒性及組織相容性檢測，為其在創(chuàng)面愈合機(jī)制的研究及日后臨床實(shí)際應(yīng)用中提供實(shí)驗基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)支持。
　　方法：本研究分為三個部分，首先完成了對智能無線傳感敷料傳感集成系統(tǒng)的初步研制及其相關(guān)系統(tǒng)的研發(fā)，其次對所研制的智能無線傳感敷料傳感集成系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)特征性檢驗，最后對其進(jìn)行生物安全性評價。
　　1.首先，在提出智能無線傳感敷料的理論基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種創(chuàng)

6、面微環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)由CC2440芯片為基礎(chǔ)的CPU控制模塊、藍(lán)牙模塊、溫濕度傳感器模塊、壓力模塊等模塊單元所集成，初步實(shí)現(xiàn)了對創(chuàng)面溫度、濕度以及壓力等參數(shù)的監(jiān)測，通過藍(lán)牙與智能手機(jī)相連以顯示所監(jiān)測到的數(shù)據(jù)。
　　2.為了檢驗溫濕度復(fù)合傳感器HTU21D監(jiān)測創(chuàng)面溫度的特異性，同一時刻分別由溫濕度復(fù)合傳感器HTU21D和希瑪紅外線測溫儀852B測量熱水袋表面溫度，范圍在35℃-42℃之間，隨機(jī)記錄100組溫度值，然后隨機(jī)抽取

7、30組數(shù)據(jù)進(jìn)行配對樣本t檢驗。為了檢驗薄膜壓力傳感器FSR402所測壓力值與負(fù)壓表負(fù)壓值的相關(guān)性，采用對照、重復(fù)原則，調(diào)節(jié)指針式負(fù)壓吸引表，記錄由電阻式壓力傳感器FSR402測得的壓力大小，對兩組變量進(jìn)行相關(guān)性分析。
　　3.生物醫(yī)用材料在進(jìn)入臨床應(yīng)用之前，須經(jīng)過嚴(yán)格的生物學(xué)評價以保證材料的生物相容性和使用安全性，因此要對生物材料進(jìn)行生物安全性評價。本部分對我科自主研制開發(fā)的智能無線傳感敷料進(jìn)行安全性評價,根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（IS

8、O）頒布的生物材料評價標(biāo)準(zhǔn)要求，對構(gòu)建智能無線傳感敷料傳感集成系統(tǒng)所需材料進(jìn)行生物毒性及組織相容性檢測：通過小鼠腹腔注射柔性電路板/薄膜壓力傳感器的浸提液,進(jìn)行全身急性毒性實(shí)驗；通過兔正常皮膚表面貼敷柔性電路板/薄膜壓力傳感器進(jìn)行皮膚原發(fā)刺激實(shí)驗；將L929細(xì)胞接種于的柔性電路板/薄膜壓力傳感器浸提液，通過MTT法檢測細(xì)胞增殖率，進(jìn)行細(xì)胞毒性實(shí)驗；綜合分析評價其生物毒性。
　　3.結(jié)果
　　1.用溫濕度復(fù)合傳感器HTU21D

9、測量熱水袋表面溫度和?，敿t外線測溫儀852B測兩個樣本計量資料間比較采用配對樣本t檢驗，P＞0.05，差異無統(tǒng)計學(xué)意義。指針指針式負(fù)壓吸引表值（-mmHg）與FSR402所測壓力數(shù)值進(jìn)行兩變量相關(guān)系數(shù)分析，P＜0.001，可以認(rèn)為指針指針式負(fù)壓吸引表值（-mmHg）與FSR402所測壓力數(shù)值之間存在正相關(guān)。
　　2.全身急性毒性實(shí)驗、皮膚原發(fā)刺激實(shí)驗和細(xì)胞毒性實(shí)驗結(jié)果均為陰性。皮膚刺激實(shí)驗刺激性評分結(jié)果可知，每只兔子在每一規(guī)定時間

10、的累積刺激指數(shù)均小于0.5，表示無刺激性。經(jīng)統(tǒng)計分析，各組間比較P值均大于0.05，說明各組間無顯著性差異。小鼠全身毒性實(shí)驗后所有實(shí)驗小鼠大小便正常，進(jìn)食、活動正常，沒有產(chǎn)生呼吸抑制等毒性反應(yīng)，在整個實(shí)驗觀察期的不同時間點(diǎn)，所有實(shí)驗動物體重均有所增加，與陰性對照組比較沒有明顯差異(P＞0.05)，表明薄膜壓力傳感器及柔性線路板薄片材料均滿足無毒級生物材料要求，而且兩者混合后并未產(chǎn)生其他的毒性物質(zhì)，符合生物材料安全性標(biāo)準(zhǔn)。采用MTT比色法

11、進(jìn)行細(xì)胞毒性實(shí)驗，薄膜壓力傳感器及柔性線路板薄片與L-929細(xì)胞在體外共同培育時,細(xì)胞毒性評級為0級。
　　4.結(jié)論
　　對智能傳感生物敷料進(jìn)行了特征性檢驗，結(jié)果表明溫濕度復(fù)合傳感器HTU21D監(jiān)測創(chuàng)面溫度特異性良好；薄膜壓力傳感器所測壓力值與負(fù)壓表負(fù)壓值存在正相關(guān)。因此我們初步認(rèn)為，當(dāng)智能無線傳感敷料貼于人體表面皮膚時，所測溫度值準(zhǔn)確、所測壓力值能夠反映負(fù)壓大小。對智能傳感生物敷料安全性評估，所進(jìn)行的動物實(shí)驗結(jié)果均表明其無