طراحی زخم پوش های بیوالکتریکی با استفاده از مواد هوشمند و بررسی عملکرد آنها در ترمیم زخم های پوستی

زخم های مزمن پوستی از مهم ترین چالش های حوزه مراقبت سلامت محسوب می شوند و به روش های نوین پایش و درمان نیاز دارند. هدف این پژوهش، طراحی مفهومی و مهندسی یک زخم پوش بیوالکتریکی هوشمند برای پایش وضعیت زخم و اعمال تحریک الکتریکی کنترل شده است. سامانه پیشنهادی از سه بخش اصلی تشکیل شده است: (1) هیدروژل رسانای PAAm-PPy به عنوان واسط بیوالکتریکی با مدول الاستیسیته در محدوده 18 تا 25 کیلوپاسکال، (2) آرایه شش الکترودی مبتنی بر ساختار Kapton/Au/PEDOT:PSS با آرایش چهارالکترودی (Tetrapolar) برای اندازه گیری امپدانس زیستی، و (3) مدار تحریک الکتریکی کنترل شده مبتنی بر AD9833 و MAX4173 که جریان تحریک را در محدوده 50 تا 200 میکروآمپر تامین می کند. برای مدل سازی رفتار الکتریکی بافت زخم از مدل Cole-Cole استفاده شد. سامانه اندازه گیری امپدانس بر پایه تراشه AD5933 در بازه فرکانسی 1 کیلوهرتز تا 1 مگاهرتز طراحی گردید. براساس داده های گزارش شده در منابع علمی و محاسبات نظری، استفاده از پوشش PEDOT:PSS می تواند موجب کاهش امپدانس تماس الکترود– بافت و بهبود کیفیت اندازه گیری شود. در این طراحی، یک الگوریتم کنترلی مبتنی بر قواعد تصمیم گیری (Rule-Based) برای تنظیم پارامترهای تحریک الکتریکی براساس تغییرات پارامترهای مدل Cole-Cole در نظر گرفته شده است. نتایج حاصل از طراحی و شبیه سازی مدار نشان می دهد که سامانه پیشنهادی از نظر تئوری می تواند وضعیت زخم را به طور مداوم پایش کرده و تحریک الکتریکی ایمن را مطابق الزامات استاندارد IEC 60601-1 اعمال کند. با این حال، ارزیابی تجربی عملکرد سامانه مستلزم ساخت نمونه اولیه و انجام آزمون های آزمایشگاهی و پیش بالینی است.

کلیدواژه ها:

زخم پوش بیوالکتریکی ، هیدروژل رسانا ، زخم مزمن پوستی ، اسپکتروسکوپی امپدانس زیستی ، تحریک الکتریکی ، سامانه هوشمند پایش زخم