快速恢复、响应型有机凝胶离子电子用于运动康复监测

研究背景

目前，持续被动运动(CPM)，通过控制运动范围为受伤的关节提供持续的被动运动(不需要肌肉工作)，以帮助患者恢复关节运动，已经成为关节损伤术后标准康复方案的一种辅助治疗方法。CPM 是一种具有娱乐性的多任务疗法，允许病人在设备上锻炼，同时做任何固定的事情，如看电视或听广播，对病人在家里完成治疗具有很高的前景。然而，它仍然需要医务人员协助病人进行重复性训练，阻碍了个性化治疗和远程医疗。与其定期前往康复中心，不如开发一种移动的、方便的训练和自我服务的设备，在家里对关节进行智能监测操纵，这是非常可取的。此外，准确测量和记录关节运动的角度以量化康复效果会更好。因此，将患者关节的运动信息与医生的指导意见相联系的智能 CPM 系统，具有安全、可靠、方便、有效等优点，对康复和远程医疗至关重要。

研究成果

持续被动运动(CPM)是关节损伤术后标准康复方案的一种辅助疗法。对于个性化的术后康复和远程医疗的治疗策略来说,实时监测膝关节的实际弯曲角度的能力是非常必要的。在此，陕西科技大学陈咏梅/杨洋教授团队报告了一种用于个性化康复和远程医疗的智能CPM 系统，该系统基于灵活多变的离子电子，具有令人印象深刻的机械性能 (2.56 Mpa的抗拉强度，11.63 MJ m-3的韧性)，快速的自我恢复能力 (60 秒)和广泛的环境容忍度 (-60-45℃)。特别是，离子电子响应速度快并显示出循环应变传感的稳定性，确保了对实际关节弯曲角度的检测具有高灵敏度和可靠性。构建了由该电离电子和无线发射器组装的智能 CPM 系统，为开发数字智能医疗开辟了前景，可以远程监测使用 CPM 进行个性化术后康复的住院/在家病人的运动情况。相关研究以“Tough, rapid self-recovery and responsive organogel-based ionotronic for intelligent continuous passive motion system”为题发表在NPJ Flexible Electronics期刊上。

图文导读

Fig. 1 Organogel-based flexible ionotronic for intelligent CPM system.

Fig. 2 Mechanical properties of organogel.

Fig. 3 Sensing mechanism and performance of organogel-based conformal strain sensor.

Fig. 4 Wireless transmission and remote monitoring for intelligent CPM system.

Fig. 5 Practical applications of intelligent CPM system at home for personalized rehabilitation and telemedicine.

总结与展望

综上所述，作者报告了一个用于个性化康复和远程医疗的智能远程医疗CPM 系统。灵活的离子电子由有机凝胶制成，其设计具有多功能性，包括良好的机械性能、快速的自我恢复快速反应、导电性、线性敏感性和显著的环境耐受性。丰富而强大的氢键、高分子链的纠缠以及微相分离结构在有机凝胶中的整合，实现了灵活性、伸展性、韧性和快速自我恢复的平衡。我们认为，具有角度检测功能的智能传感系统可以作为无线远程交互设备，为特殊人群(医生、运动员、患者等)提供精准的定制服务，通过采集以患者为中心的手术恢复数据对改善以医生为中心的术后护理(主观评价)具有巨大潜力。此外，该智能系统在检测编码变形过程中的运动、具有高线性灵敏度的大变形方面表现出巨大潜力，如可穿戴电子设备人机界面、软机器人和角度校正领域。

文献链接

Tough, rapid self-recovery and responsive organogel-based ionotronic for intelligent continuous passive motion system

npj Flexible Electronics (2023) 7:28 ; https://doi.org/10.1038/s41528-023-00259-y

转自：“i学术i科研”微信公众号

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