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世界上最小的可穿戴設備警告紫外線照射 實現精確光療

文章作者:www.utbltn.icu發布時間:2019-11-08瀏覽次數:1022

世界上最小的可穿戴無電池設備由西北醫學和西北大學麥考密克工程學院的科學家開發,用于測量從紫外線(紫外線)到太陽光譜的可見甚至紅外部分的多種波長的光。它可以同時記錄多達三種不同波長的光。

該研究將于12月5日在Science Translational Medicine上展示該設備的基本物理特性,以及該平臺的擴展,適用于廣泛的臨床應用。這些基本概念構成了11月推出的消費者設備的基礎,以提醒消費者注意其UVA暴露,使他們能夠采取措施保護他們的皮膚免受陽光照射。

當太陽能,幾乎堅不可摧的設備被安裝在人類研究參與者身上時,它在戶外活動中記錄了多種形式的照明,甚至在水中也是如此。該裝置在臨床光療室監測治療性紫外線照射銀屑病和特應性皮炎,在新生兒重癥監護室監測新生兒黃疸的藍光治療。它還證明了測量季節性情感障礙的白光暴露的能力。

因此,它可以為這些健康狀況提供準確的光療,并且可以單獨且準確地監測UVB和UVA暴露于高危黑素瘤群體。黑色素瘤是一種致命的皮膚癌。對于娛樂用戶,傳感器可以幫助警告即將到來的曬傷。

該設備由John Rogers,Louis Simpson和Kimberly Querrey材料科學與工程教授,McCormick工程學院生物醫學工程教授和西北大學Feinberg醫學院神經外科教授設計。

羅杰斯說:“從用戶的角度來看,它不容易使用它總是在線的,但不需要充電。”它和雨滴一樣重,直徑小于M&M;M的直徑和信用卡的厚度。你可以把它裝在帽子上或貼在太陽鏡或手表上。

它堅固、防水,不需要電池。”沒有開關或接口磨損,它完全密封在一層薄薄的透明塑料中,”羅杰斯說。它與您的手機進行無線交互。我們認為它將永遠持續下去。

羅杰斯試圖打破它。他的學生使用開水和模擬洗衣機灌裝設備。他們還在工作。

西北大學的科學家們對該設備用于測量整個紫外線光譜和積累每日總曝光量特別興奮。

“迫切需要能夠在自然環境中以個性化水平準確測量和促進安全紫外線輻射的技術,”合著者、西北醫學的Feinberg皮膚病講師和皮膚病學家Steve Xu博士說。

徐說:“我們希望了解紫外線輻射的人在陽光下養成更健康的習慣。”紫外線輻射無處不在,致癌。皮膚癌是世界上最常見的癌癥類型。現在,人們不知道他們到底能得到多少紫外線。這個設備可以幫助你跟蹤皮膚癌幸存者,讓他們的皮膚科醫生知道。“”“

科學家說,光的波長以不同的方式與皮膚和身體相互作用。

羅杰斯說:“能夠分開測量不同波長的光的暴露是很重要的。”紫外線是最短的波長和最危險的癌癥發展。與單光子的UVA相比,單光子的UVB光是紅細胞或紅細胞誘導的光的1000倍。

此外,光的生物效應隨天氣變化的時間和空間而變化。

“如果你在加勒比海中午曬太陽,太陽能與芝加哥同一天的中午非常不同,”徐說。

皮膚癌已達到美國流行病的比例。基底細胞癌和皮膚鱗狀細胞癌每年造成540多萬例病例,每年造成81億美元的損失。 2018年,估計將有178,000例黑色素瘤新病例,導致9,000人死亡。每小時,一個人死于黑色素瘤。

第一次準確的光療劑量

目前,沒有測量患者實際從光療中接收的光量。 “我們知道用于光療的燈在輸出方面并不統一 - 像這樣的傳感器可以幫助解決皮膚問題而不會變得更好,”徐說。醫生不知道新生兒實際吸收了多少藍光,或者對于季節性情感障礙患者從燈箱獲得了多少白光。新設備將首次測量這一點,并允許醫生通過調整患者或光源的位置來優化治療。

科學家說,由于該設備在“始終開啟”模式下運行,因此其測量結果比任何其他現有的測光表更準確和準確。電流劑量計僅在設定的時間間隔內短暫地采樣光強度并假設這些測量之間的光強度是恒定的,這不一定是這種情況,尤其是在主動戶外使用場景中。它們也很麻煩,沉重且昂貴。

微傳感器的工作原理

光穿過傳感器中的窗口并撞擊毫米級半導體光電探測器。該器件產生微小電流,其大小與光強度成正比。該電流被傳遞到稱為電容器的電子元件,其中捕獲并存儲相關的電荷。嵌入在傳感器中的通信芯片讀取電容器兩端的電壓,并將結果以數字和無線方式傳遞給用戶的智能手機。同時,它使電容器放電,從而復位器件。

多個檢測器和電容器可分別測量UVB和UVA暴露。該設備通過電話與用戶通信以訪問天氣和全球UV索引信息(穿過云的光量)。通過組合這些信息,用戶可以推斷他們何時沒有直射陽光和陰影。然后,如果用戶的手機暴露在太陽下太長時間并需要隱藏在陰涼處,他們就會發出警報。

與歐萊雅合作進行商業化

該平臺的UVA版本名為My Skin Track UV,現已上市。 (見:)

西北共同作者包括June Robinson博士,Seung Yun Heo,Anthony Banks和Jean Won Kwak。

John Rogers和Tony Banks對這項技術感興趣。

該研究得到了美國國立衛生研究院國家癌癥研究所R44CA的支持。

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