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世界上最小的可穿戴设备警告紫外线照射 实现精确光疗

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2019-11-08浏览次数:1022

世界上最小的可穿戴无电池设备由西北医学和西北大学麦考密克工程学院的科学家开发,用于测量从紫外线(紫外线)到太阳光谱的可见甚至红外部分的多种波长的光。它可以同时记录多达三种不同波长的光。

该研究将于12月5日在Science Translational Medicine上展示该设备的基本物理特性,以及该平台的扩展,适用于广泛的临床应用。这些基本概念构成了11月推出的消费者设备的基础,以提醒消费者注意其UVA暴露,使他们能够采取措施保护他们的皮肤免受阳光照射。

当太阳能,几乎坚不可摧的设备被安装在人类研究参与者身上时,它在户外活动中记录了多种形式的照明,甚至在水中也是如此。该装置在临床光疗室监测治疗性紫外线照射银屑病和特应性皮炎,在新生儿重症监护室监测新生儿黄疸的蓝光治疗。它还证明了测量季节性情感障碍的白光暴露的能力。

因此,它可以为这些健康状况提供准确的光疗,并且可以单独且准确地监测UVB和UVA暴露于高危黑素瘤群体。黑色素瘤是一种致命的皮肤癌。对于娱乐用户,传感器可以帮助警告即将到来的晒伤。

该设备由John Rogers,Louis Simpson和Kimberly Querrey材料科学与工程教授,McCormick工程学院生物医学工程教授和西北大学Feinberg医学院神经外科教授设计。

罗杰斯说:“从用户的角度来看,它不容易使用它总是在线的,但不需要充电。”它和雨滴一样重,直径小于M&M;M的直径和信用卡的厚度。你可以把它装在帽子上或贴在太阳镜或手表上。

它坚固、防水,不需要电池。”没有开关或接口磨损,它完全密封在一层薄薄的透明塑料中,”罗杰斯说。它与您的手机进行无线交互。我们认为它将永远持续下去。

罗杰斯试图打破它。他的学生使用开水和模拟洗衣机灌装设备。他们还在工作。

西北大学的科学家们对该设备用于测量整个紫外线光谱和积累每日总曝光量特别兴奋。

“迫切需要能够在自然环境中以个性化水平准确测量和促进安全紫外线辐射的技术,”合著者、西北医学的Feinberg皮肤病讲师和皮肤病学家Steve Xu博士说。

徐说:“我们希望了解紫外线辐射的人在阳光下养成更健康的习惯。”紫外线辐射无处不在,致癌。皮肤癌是世界上最常见的癌症类型。现在,人们不知道他们到底能得到多少紫外线。这个设备可以帮助你跟踪皮肤癌幸存者,让他们的皮肤科医生知道。“”“

科学家说,光的波长以不同的方式与皮肤和身体相互作用。

罗杰斯说:“能够分开测量不同波长的光的暴露是很重要的。”紫外线是最短的波长和最危险的癌症发展。与单光子的UVA相比,单光子的UVB光是红细胞或红细胞诱导的光的1000倍。

此外,光的生物效应随天气变化的时间和空间而变化。

“如果你在加勒比海中午晒太阳,太阳能与芝加哥同一天的中午非常不同,”徐说。

皮肤癌已达到美国流行病的比例。基底细胞癌和皮肤鳞状细胞癌每年造成540多万例病例,每年造成81亿美元的损失。 2018年,估计将有178,000例黑色素瘤新病例,导致9,000人死亡。每小时,一个人死于黑色素瘤。

第一次准确的光疗剂量

目前,没有测量患者实际从光疗中接收的光量。 “我们知道用于光疗的灯在输出方面并不统一 - 像这样的传感器可以帮助解决皮肤问题而不会变得更好,”徐说。医生不知道新生儿实际吸收了多少蓝光,或者对于季节性情感障碍患者从灯箱获得了多少白光。新设备将首次测量这一点,并允许医生通过调整患者或光源的位置来优化治疗。

科学家说,由于该设备在“始终开启”模式下运行,因此其测量结果比任何其他现有的测光表更准确和准确。电流剂量计仅在设定的时间间隔内短暂地采样光强度并假设这些测量之间的光强度是恒定的,这不一定是这种情况,尤其是在主动户外使用场景中。它们也很麻烦,沉重且昂贵。

微传感器的工作原理

光穿过传感器中的窗口并撞击毫米级半导体光电探测器。该器件产生微小电流,其大小与光强度成正比。该电流被传递到称为电容器的电子元件,其中捕获并存储相关的电荷。嵌入在传感器中的通信芯片读取电容器两端的电压,并将结果以数字和无线方式传递给用户的智能手机。同时,它使电容器放电,从而复位器件。

多个检测器和电容器可分别测量UVB和UVA暴露。该设备通过电话与用户通信以访问天气和全球UV索引信息(穿过云的光量)。通过组合这些信息,用户可以推断他们何时没有直射阳光和阴影。然后,如果用户的手机暴露在太阳下太长时间并需要隐藏在阴凉处,他们就会发出警报。

与欧莱雅合作进行商业化

该平台的UVA版本名为My Skin Track UV,现已上市。 (见:)

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对这项技术感兴趣。

该研究得到了美国国立卫生研究院国家癌症研究所R44CA的支持。