НОВОСТИ О ФТОРОПЛАСТАХ

 

Японскими учеными из Национального технологического института г. Кагава разработан простой высокочувствительный датчик из пьезопленки PVDF для контроля состояния дыхания водителей общественного транспорта, пациентов с устройствами искусственной вентиляции легких, а также для скрининг-тестов "апноэ" - внезапной остановки дыхания во сне.

Для точного измерения дыхания были дополнительно разработаны усилитель сигнала и специальный фильтр. При помощи разработанного чувствительного датчика оказалось возможным измерять сигналы пульса. Дыхание и сигналы сердцебиения разделяются путем применения низкочастотных цифровых фильтров. Кроме того, также разработана система беспроводного мониторинга для контроля дыхания и сердцебиения с помощью мобильных устройств, таких как смартфоны, планшеты или ноутбуки.

Медицинские ошибки, такие как неисправность устройств искусственной вентиляции легких, могут вызвать критические ситуации для пациентов. Люди, которые заботятся о таких пациентах, всегда должны обращать большое внимание на правильность их дыхания. Кроме того, в последние годы, было признано, что люди, страдающие синдромом внезапной остановки дыхания во сне, имеют риск сонливого вождения, который может привести к серьезным ДТП. Таким образом, скрининг-тест апноэ является обязательным для водителей общественного транспорта и водителей-дальнобойщиков. Для этой цели также необходимо точное устройство контроля дыхания.

Состояние дыхания может быть обнаружено с помощью комбинации маски с датчиком массового расхода воздуха и других датчиков, таких как пульсоксиметр. Тем не менее датчик расхода воздуха маски имеет недостаток в виде дискомфорта для пациента и погрешностей измерения из-за разного прилегания маски к коже разных по форме лиц людей. Кроме того, пульсоксиметр измеряет частоту сердечных сокращений и насыщенность крови кислородом, но не дыхательной активности непосредственно. Несмотря на то, что одышка может быть вызвана снижением уровня кислорода, всегда существует какое-то время задержки связанное с апноэ. По этим причинам, необходимость разработки нового, точного датчика дыхания много лет была актуальна.

Пьезоэлектрическая пленка, используемая в датчике дыхания.

На рисунке выше показана пьезоэлектрическая пленка из PVDF (DT2-028K/L, Tokyo Sensor Co. Ltd.), используемая для разработки датчика дыхания, толщина которого составляет 28 мкм, а размеры поверхности - 16 мм х 73 мм. Обе поверхности пьезопленки покрыты серебряными электродами, которые физически защищены и изолированы пластиковой пленкой. Пьезоэлектрическая пленка генерирует электрические сигналы пропорциональные механическому напряжению или деформации, что делает её пригодной для датчиков дыхания из-за её высокой чувствительности. Пьезопленка генерирует очень большие сигналы, даже при минимальном перемещении. Датчики дыхания на основе PVDF пьезопленок уже были ранее разработаны и внедрены в практическое применение. Однако, обычные датчики дыхания PVDF установлены без резинки, как показано на рис.(а), плотно вокруг живота, так что отсутствует провисание вокруг груди. Это сильно ограничивает изменение размера на уровне груди, что происходит во время нормального дыхания, при этом ремень может скользить и вызвать дополнительно дискомфорт пациента. Кроме того, этот тип конфигурации способен вызывать лишь небольшие изменения в форме пьезоэлектрической пленки, что приводит к сравнительно небольшим выходным сигналам. Таким образом, очень трудно измерить точно только дыхание. Для того чтобы измерить дыхание более правильно, необходимо использовать новую структуру датчика, изображенную на рисунке (b). Рисунок (с) демонстрирует механическое движение датчика после вдоха и выдоха. Для того, чтобы повысить величину выходных сигналов от пьезопленки, показанной на рисунке (b), предложена конструкция с изгибаемым прогибом в виде арки. Этот эластичный арочный участок позволяет снять ограничение на глубокое дыхание пациента и  лучше сказывается на его комфорте.

На рисунке справа показано закрепленное на пациенте устройство контроля дыхания и сердцебиения с системой беспроводного мониторинга на мобильном устройстве.

Ранее мы также сообщали новости об использовании пьезосвойств PVDF в других, не менее интересных назначениях:

• в генераторах для носимой электроники,
• для чувствительной искусственной кожи,
• в городском хозяйстве,
• а также в военных целях.