El sensor biométrico dirige hipoxia infantil by Sensors OnlineDirectIndustry

Añadir a mis favoritos

Ver traducción automática

#Tendencias de productos

{{{sourceTextContent.title}}}

{{{sourceTextContent.subTitle}}}

{{{sourceTextContent.description}}}

Los sensores biomédicos existen en el interfaz entre la fisiología médica y la ingeniería electrónica. Para ser clínico válidos y útiles, deben detectar fenómenos biológicos relevantes y retratar los datos produjo de una forma intuitivo comprensible y procesable por los médicos facultativos. Para ser tecnológico realizable y confiable, deben ser diseñados y ser construidos usando los mejores métodos de fabricación y utillaje, componentes, y técnicas de fabricación.

La captura es: ¿quién se prepara para hacer el descubrimiento y la invención necesarios para producirlos? ¿Cómo hace uno llegado a ser educado y experto en la amplia gama de los procesos que se deben combinar en sistemas biomédicos del sensor? ¿Hay fenómenos todavía que necesitan ser descubierto? ¿Hay los nuevos sensores médicos importantes todavía que necesitan ser inventado?

Éste es el primer de una serie bipartita de artículos sobre descubrimiento y el desarrollo de sensores médicos nuevos. Este primer artículo describe nuestro descubrimiento y exploración inicial de una nueva señal biométrica obtenida detectando variaciones en la absorción de dos longitudes de onda de la luz del LED en tejido de la piel. El segundo artículo presenta algunas lecciones doctas sobre el proceso de la preparación descubrir e inventar en esta área de la tecnología.

Este diario se dirige hacia ingenieros, y sobre todo focos en los sensores de la perspectiva técnica. Sin embargo, a menos que sean informados activamente por los clínicos, los ingenieros son probables estar inconscientes de necesidades médicas incumplidas de la tecnología. Por otra parte, la mayoría de los clínicos están mal informados sobre soluciones tecnológicas posibles, y se entrenan para hacer el mejor que pueden con sea cual sea se proporciona para ellas. Desafortunadamente, el cuidado crítico de niños recién nacidos prematuros se compromete doble debido a su tamaño de mercado económico muy pequeño y, por lo tanto, recursos muy limitados para el desarrollo de tecnología médico, y una dirección comprensible conservadora de los clínicos del subspecialist que son reacios sugerir el desarrollo de los acercamientos de la nueva tecnología para esta área de alto riesgo de la medicina.

Durante la educación del estudiante en microbiología, seguida por la Facultad de Medicina, la residencia pediátrica, y la entrada en práctica pediátrica general del médico, el autor era cada vez más enterado del hueco cada vez mayor entre la capacidad de la tecnología médica desarrollada para los pacientes adultos, y de las capacidades limitadas de la tecnología que era ofrecida para el cuidado crítico de niños y de niños. Más allá de las aplicaciones más obvias la adaptación a la escala física minúscula, hay varios problemas de salud críticos que son únicos a los niños recién nacidos prematuros, que no pueden ser prevenidos, ser detectados, o ser tratados adecuadamente con tecnología adulto-orientada adaptada. Uno del más importante de estas áreas implica la gestión del uso del oxígeno.

La suposición común es que los niños recién nacidos son especialmente vulnerables al oxígeno escaso, o hipoxia, y que la hipoxia causa directamente daño cerebral, ceguera, y lesión intestinal. Desafortunadamente, como será discutido abajo, hemos descubierto nuevas pruebas que estas lesiones devastadoras son más probables el resultado de entregar demasiado oxígeno a los tejidos vulnerables bajo condiciones de crisis. Este problema está resultando ser no tanto un desafío que dirige, pues es un lapso en la comunicación interprofesional, y muestra una necesidad urgente del descubrimiento y de la invención apuntados de la nueva tecnología.

Desafortunadamente, el R&D activo de los sensores del oxímetro del pulso (SpO2) había transformado ya en control de calidad de fabricación y la contención del coste sobre el uso clínico del tiempo con los niños fue comenzada. La innovación adicional, específicamente en los sensores del modo de la reflexión que serían más convenientes para los niños prematuros, fue interrumpida por Nellcor en 1989. La única opción disponible para los cuidados intensivos infantiles era, y continúa siendo, los sensores adultos del yema del dedo-estilo colocados en el pie o mano del niño. Este acercamiento deja el único-prematuro siguiente necesidades médicas incumplidas:

Con poco esfuerzo de la industria del aparato médico en el desarrollo de los sensores del oxímetro específicamente para cubrir estas necesidades únicas de niños prematuros en 1989, el autor comenzó su búsqueda para un diseño conveniente del sensor del modo SpO2 de la reflexión. La colocación del sensor en el pie o la mano del niño es problemática, puesto que éstos son sitios muy activos, especialmente durante episodios gritadores cuando la situación del oxígeno del niño puede ser de la mayoría del interés. La colocación de un sensor del modo de la reflexión en el tronco anterior menos activo encontraría probablemente mucho menos artefacto del movimiento.

Fisiológico, con los niños recién nacidos prematuros, dos sensores SpO2 son necesarios seguir la transición de fetal a los caminos con gran consumo de aire de la circulación de sangre. Las ubicaciones más convenientes para estos sensores serían el pecho anterior superior derecho (pre-ductal), y el abdomen anterior a la izquierda más bajo (poste-ductal). Los dos sensores también, utilizarían óptimo las mismas longitudes de onda de centro de la luz del LED y pre-serían calibrados para ser tan equivalentes como sea posible. La colocación del sensor en el pecho y el abdomen también minimizaría el de retraso de tiempo entre un cambio central en la oxigenación de la sangre y la detección del cambio por los sensores.

Desafortunadamente, eso todavía deja metabolismo del oxígeno del tejido, específicamente la detección de exceso de entrega del oxígeno del tejido, y el órgano vital resultante vascular y lesión del tejido, sin cobertura. Incluso en medicina y cirugía adultas, lesión de la oxidativo-tensión sigue siendo una causa original de lesiones de la isquemia/de la reperfusión (IRI) asociadas al movimiento, un ataque del corazón, y un trasplante de órgano extremadamente importantes, pero aún-sin resolver. Los niños prematuros sufren únicamente lesiones de la oxidativo-tensión de la devastación a la microvascularización de las retinas de los ojos, del cerebro, y de la tripa. La hiperoxia del tejido no se puede detectar por el pulso oximetry, que detecta solamente la saturación del oxígeno de la sangre arterial. La prevención de IRI necesita al parecer la capacidad de supervisar para, y previene, entrega de relativamente demasiado oxígeno a la microvascularización del órgano vital.

El estudio cuidadoso y un cierto pensamiento sobre el diseño fotónico de sensores existentes identificaron un problema posible del diseño con el arte anterior. La oportunidad de construir y de probar una solución posible a este problema se presentó en 1999 y, con la ayuda de la ingeniería de Excalibur, LLC, Logan, Utah, una serie de dirigir los sensores del prototipo fue construida y el banco prueba. Las pruebas del desafío de Hypoxemia, donde el tema respiró brevemente el gas del nitrógeno, mostraron el nuevo sensor para tener una respuesta muy robusta y al parecer exacta SpO2 en comparación con datos simultáneos de un sensor médico SpO2. Sin embargo, la representación gráfica gráficamente de LabVIEW reveló respuestas inesperadas en los datos crudos del sensor que no se podrían explicar por las respuestas espectrales publicadas debido a la saturación del oxígeno de la sangre.

Este fenómeno inesperado de la respuesta se ha confirmado y se ha ampliado recientemente para explorar la respuesta fotónica del tejido de la piel brevemente a respirar el oxígeno adicional, que dio lugar al descubrimiento de qué aparece ser medios rápidamente reactivos, robustos, y no invasores de detectar la hiperoxia del tejido que no ha estado previamente divulgada o disponible en ninguna forma. “Los sensores existentes del oxígeno del tejido” no pueden determinar que la entrega actual del oxígeno al tejido es óptima para el metabolismo del tejido, pues el actual sensor aparece hacer. Además, la respuesta de nuestro sensor al nitrógeno brevemente de respiración vuelve constantemente a la línea de fondo tan rápidamente como se convierte.

Sin embargo, la respuesta de la señal del sensor a algunas respiraciones del oxígeno persiste por varias horas; de largo más allá de la vuelta de un nivel de la gama normal SpO2. Interpretamos este último modelo fotónico de la señal como indicación que las reacciones bioquímicas debido a exceso de oxígeno entregaron brevemente al tejido de la piel sean lesiones oxidativas del molecular-nivel debido a las especies reactivas del oxígeno (ROS), que requieren varias horas para reparar antes de volver a la línea de fondo que existió antes de exceso de la exposición del oxígeno. Así, creemos esto descubrió recientemente que la respuesta fotónica de la señal de la hiperoxia del tejido de la piel es la respuesta dominante que necesita ser evitada en muchos usos médicos críticos, tales como cuidado de niños prematuros, y durante la resucitación y el cuidado de condiciones IRI-propensas en los pacientes de todas las edades y tamaños.

El modelo robusto y complejo de la respuesta de nuestro nuevo sensor al ejercicio físico también ha sido muy interesante e informativo. Esta respuesta muestra al parecer el coste fisiológico actual del esfuerzo del atleta, y un cambio único de la línea de fondo de la señal en un cierto plazo que aparezca correlacionar con el inicio del cansancio durante ejercicio pesado extendido.

Típicamente, la respuesta fotónica inicial de la señal durante calentamiento es que la piel llega a ser rápidamente relativamente hipóxica (es decir anaerobio), como cuando el gas del nitrógeno se inhala brevemente, pues la perfusión arterial de la piel reflexivo se divierte para suministrar los músculos y más órganos vitales. Sin embargo, a medida que el ejercicio continúa, hay una tendencia fotónica de la señal hacia el modelo visto con hiperoxia del tejido de la piel, tan cuando se inhala exceso del oxígeno; aunque el SpO2 sigue siendo constante en el período del ejercicio. Desde esta señal las respuestas ocurren a pesar de valores constantes del monitor SpO2, nosotros creen que esta respuesta de la señal durante ejercicio indica la regulación dinámica de la química de la conversión de energía en la piel.

La tendencia durante ejercicio extendido se puede también interpretar como adaptación regulada de la actividad antioxidante en tejido de la piel, en respuesta a la tensión fisiológica de la perfusión disminuida inducida por ejercicio. Estos nuevos datos han sido revisados por varios instructores profesionales y atletas de élite de calidad mundial, que concurren fuertemente que esta nueva información del índice de la fisiología (pi) es más funcionalmente relevante que ritmo cardíaco y variabilidad del ritmo cardíaco en la determinación de la calidad de los regímenes del ejercicio y de la recuperación.

Creemos que las nuevas penetraciones notables obtenidas supervisando a atletas se pueden comparar lógicamente a las tensiones encontradas por los niños prematuros durante parto. Nuestro sensor muestra que el tejido de la piel de atletas adultos sanos llega a ser inmediatamente fuertemente hyperoxic sobre la detención de ejercicio pesado extendido, cuando la piel re-es inundada por flujo completo de su sangre arterial de la saturación normal del oxígeno. ¡Es, por lo tanto, razonable asumir que una abajo-regulación similar de la actividad antioxidante del tejido está ocurriendo en el cuerpo entero de un feto durante la tensión trabajo-inducida que es bastante severa dar lugar a disminuciones del ritmo cardíaco!

Esta desolación trabajo-inducida es muy probable dar lugar a adaptaciones de la respuesta de la supervivencia para permitir tolerancia de una entrega más con poco oxígeno. Sin embargo, esta adaptación también puede fijar la etapa para potencialmente devastar IRI-como lesiones a los órganos vulnerables, incluyendo los ojos, el cerebro, y la tripa, cuando el oxígeno recién nacido de la sangre se aumenta rápidamente sobre la tolerancia de la entrega del oxígeno de tejidos vulnerables.

Con la falta actual de un biosensor capaz de detectar el acontecimiento de la hiperoxia del tejido, los clínicos tienen solamente pulso oximetry, adaptado de asistencia médica adulta, para dirigir la saturación arterial del oxígeno del niño en una gama “recién nacida” normal. La literatura médica actual muestra claramente que, especialmente para los niños prematuros, la gestación de menos que cerca de 30 semanas, allí sigue siendo una principal, solamente parcialmente controlable, riesgo de lesión de tensión oxidativa usando tecnología actual y métodos.

Nuestra trayectoria del negocio actual es desarrollar inicialmente un módulo usable inalámbrico del sensor del diseño de la referencia que se llevará en un brazal en el brazo superior. Entonces autorizaremos la tecnología de los sensores a los fabricantes de sistemas de vigilancia de los deportes, porque la barrera de entrada a este mercado es menos severa que el mercado regulado del aparato médico. Sin embargo, creemos que esta nueva tecnología del biosensor necesita en última instancia ser integrada con los sistemas vitales existentes del sensor de la supervisión de la función para proporcionar la nueva información dominante que lleva a reducir complicaciones del nacimiento prematuro.

Fomente, hay el potencial que este sensor sería útil en la reducción o la prevención de IRI, por ejemplo es actualmente un problema significativo durante la reperfusión que sigue ataque isquémico del movimiento y del corazón, y durante la implantación del órgano del trasplante. La anticipamos también seremos útiles en generalmente la mejora del neuroprotection durante anestesia quirúrgica, y durante la resucitación que sigue la detención cardiaca y/o respiratoria en los pacientes de todas las edades.

#Tendencias de productos

El sensor biométrico dirige hipoxia infantil

Palabras clave