导读
当我们受到外伤时，医生会使用绷带为我们包扎。可是由于绷带的遮挡，我们无法及时观察伤口的愈合状况。最近瑞士科学家开发出一种集成传感器的智能绷带，能及时根据伤口pH值的变化，发出不同强度的光线。有了它，慢性伤口也能在家中进行监测。
关键字：医学、传感器、智能硬件
背景
当我们遭受外伤侵袭，伤口血流不止时，包扎往往是重要的应急处理措施之一。采用绷带与敷料，正确及时地进行包扎，能够达到压迫止血、减少感染、保护伤口、减少疼痛等目的。
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值得注意的是，经常更换绷带会让人感觉到十分不爽，即便是对于日常的小型创伤。这种更换过程，往往会带来刺痛和拉拽的感觉。有时候，伤口刚刚开始结痂，更换绷带甚至会导致重新流血。所以，我们都选择等绷带自己脱落。
可是对于慢性伤口，情况又不一样了。一般来说，护理人员必需定期更换绷带，这样做不仅仅是为了保持卫生，同时也是为了检查伤口，�*************************耷┣褰嗨Ｈ欢庋鲆不岽锤弊饔茫翰唤龌嵋鸩槐匾钠し簦乙不崛孟妇诵槎耄腥镜姆缦找菜嬷仙Ｋ裕绻芨な奔浔Ａ舯链没だ砣嗽贝油饷妗岸寥 鄙丝诘那榭觯敲淳突岷煤芏唷�
创新
这样一种创新想法：透过绷带观察伤口情况，催生了 Flusitex （集成于医用纺织品的荧光感知）项目。该项目得到了瑞士政府发起的 Nano-Tera 计划的资助。瑞士联邦材料测试与开发研究所（Empa）与瑞士苏黎世联邦理工学院、瑞士电子与微技术中心（CSEM）、瑞士苏黎世大学医院一起合作开发了一种高科技系统，它能够为护理人员提供伤口情况的相关数据。Empa 团队最近将研究成果发表于《传感器和制动器》杂志上。
（图片来源：Empa / CSEM）
技术
当伤口愈合的时候，人体会通过复杂的生化过程，产生出特定的物质，引起一些列新陈代谢参数的变化。例如，葡萄糖和氧含量升降就与愈合过程相关，同样pH值的改变也是如此。所有这些变化都可以通过专门的传感器检测。
出于这种考虑，Empa 和项目合作伙伴 CSEM 一起开发了这种便携、廉价和易用的测量荧光的器件，它可以同时监测多个参数。在病人伤口愈合过程中，这种器件能够让护士密切注意pH、葡萄糖和氧的数值。如果这些数值发生改变，研究人员就可以得出有关伤口愈合的关键生化过程的结论。
（图片来源：Empa ）
pH值
pH 值水平对于慢性伤口来说很有价值。如果伤口正常愈合，pH 值会在降到5或者6之前，升至8。然而如果伤口无法愈合，而变成慢性的，那么pH 值会在7和8之间涨落。所以，如果绷带将伤口pH值长期居高的信号告知护理人员，那么将非常有帮助。如果绷带无需由于pH值低或者卫生原因进行更换，从另一方面说，病人可以经得起等待。
传感器
如果伤口液体中出现某些物质成分，“客制化”的荧光传感器分子将以物理信号应答。它们开始发光，且有些分子开始在可见光或者紫外线（UV）范围内改变颜色。由于有了颜色标尺，研究人员可以监测到颜色中更弱和更强的变化，从而推导出发光物质的数量。
Empa 仿生膜和纺织品实验室的化学家 Guido Panzarasa 在实验中，生动地展示了含有传感器分子的样本，是如何开始发出荧光的。他小心翼翼地将pH值为7.5的溶液滴入器皿中。在紫外灯下，这种变化变得显而易见。他添加了另外一种溶液，此时发出的冷光褪色了。看一眼那个小瓶子就可以确认：第二种溶液的pH值更低。
发光分子
Empa 团队设计了一种由苯扎氯铵（ benzalkonium chloride ）和 pyranine 组成的分子。苯扎氯铵这种物质也用于传统的医用肥皂，对抗细菌、真菌和其他微生物。而 pyranine 是荧光笔中使用的一种染料，在紫外光下会有发光效果。Panzarasa 说：“这种生物标志物效果很好，特别是在ph值在5.5和7.5之间的时候。通过电子产品商店购买到的简单的紫外线灯，颜色将变得可视。”
价值
首先，我们看看Empa 仿生膜和纺织品实验室的 Luciano Boesel 是如何评论这项的价值：“这种集成传感器的智能绷带的想法，能持续提供有关伤口愈合过程的状态信息，且无需不必要地频繁更换绷带。”
另外，这种精心设计的分子还有另外一项优点：由于采用苯扎氯铵，它具有抗菌效果。Empa 生物界面实验室的研究人员确认它可以对抗金黄色葡萄球菌。未来选择正确的绷带材料，也可以对抗这些不受欢迎的细菌。
这项技术为患者带来了更温和的治疗，也为护士减轻了工作负担。去年，全球有170亿美元费用花在治疗伤口上，这是一笔巨大的开销，这项技术也为降低医疗成本作出了贡献。
工业化
为了演示智能绷带未来将如何实际工作，Boesel 在实验室的工作台上放置了一个原型。他解释说：“你无需用传感器覆盖整个伤口敷料的表面，只需要在几个小区域浸染 pyranine benzalkonium 分子，并且集成到基础材料中，就足够了。所以，工业化生产这种伤口敷料的成本不会比目前高很多，只贵20%左右。”
Panzarasa 将不同pH值的液体，滴到绷带原型的小圆柱体上。果真，只要打开紫外线灯，更亮和更暗的点将变得清晰可辨。它们甚至对于裸眼可见，如果高pH值的液体接触传感器，它们将发出明亮的黄光。
科学家相信：既然pH值这么容易读取，并且提供了样本酸性和碱性状态的确切信息，这种伤口敷料可以作为一种诊断工具使用。采用CSEM开发的荧光计，可对pH值更加准确的定量测量，以用于医学。
未来
随着更进一步的研究，例如目前这些化学物质与细胞和组织的相容性还不足。然而，研究人员尚不清楚传感器是如何在复杂的伤口中工作的。
Empa 的科学家目前在和工业伙伴 Flawa, Sch?ller, Kenzen 和 Theranoptics一起，在后续项目FlusiTex-Gateway 中继续研究。
Boesel 称，未来有一天，它将可以在智能手机摄像头的帮助下读取这些信号。结合一个应用程序（APP），护理人员和医生将可以非常简单和方便地“从外部”读取伤口状态，甚至无需紫外线灯。而且，患者也将有可能在家早期监测慢性创伤。愚愚学园
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