Weltweit kleinste tragbare Gerät warnt vor UV-Strahlung, ermöglicht die Präzision der Phototherapie

Weltweit kleinste tragbare Gerät warnt vor UV-Strahlung, ermöglicht die Präzision der Phototherapie

Die weltweit kleinste tragbare, Batterie-freies Gerät wurde entwickelt von der Northwestern Medizin und der Northwestern McCormick School of Engineering Wissenschaftlern zur Messung der Exposition gegenüber Licht in mehreren Wellenlängen vom ultravioletten (UV), sichtbare und sogar Infrarot Teile des solaren Spektrums. Es kann Aufnahmen mit bis zu drei separaten Wellenlängen des Lichts gleichzeitig.

Das Gerät zugrunde liegende Physik und Erweiterungen der Plattform, um ein breites Spektrum klinischer Anwendungen sind, berichteten in dieser Studie, veröffentlicht Dez. 5 in Science Translational Medicine. Diese grundlegenden Konzepte bilden die Grundlage von consumer-Geräten im November ins Leben gerufen, um Kunden zu warnen, um Ihre UVA-Exposition, der es Ihnen ermöglicht, Maßnahmen zu ergreifen, um zu schützen Ihre Haut vor Sonne Schäden.

Wenn die solar-betriebenen, nahezu unverwüstlich Gerät montiert war, die menschliche Studienteilnehmer, verzeichnet es mehrere Formen von Licht-Exposition während der outdoor-Aktivitäten, auch in Wasser. Das Gerät überwacht die therapeutische UV-Licht in der klinischen Phototherapie Stände für die psoriasis und die atopische dermatitis, auch als blue light Phototherapie für Neugeborene mit Gelbsucht in den Neugeborenen-Intensivstation. Es auch gezeigt, die Fähigkeit zu Messen, weißes Licht-Exposition für saisonale affektive Störung.

Als solche, es ermöglicht die Präzision Phototherapie für diese gesundheitlichen Bedingungen, und Sie überwachen können, GESONDERT und genau, UVB-und UVA-Exposition für Menschen mit hohem Risiko für Melanom, einer tödlichen form von Hautkrebs. Für Freizeit-Nutzer, der sensor kann helfen, warnen vor drohenden Sonnenbrand.

Das Gerät wurde von einem team von Wissenschaftlern in der Gruppe von John Rogers, Louis Simpson und Kimberly Querrey Professor of Materials Science and Engineering, Biomedizinische Technik in der McCormick School of Engineering und ein professor der neurologischen Chirurgie an der Northwestern University ‚ s Feinberg School of Medicine.

„Aus der Sicht des Benutzers, es könnte nicht einfacher zu verwenden sein—Sie ist immer noch nie aufgeladen werden muss,“ sagt Rogers. „Es wiegt so viel wie ein regentropfen, hat einen Durchmesser, der kleiner als der eines M&M und die Dicke einer Kreditkarte. Montieren Sie es auf Ihrem Hut oder kleben Sie es an Ihre Sonnenbrille oder Uhr.“

Es ist auch robust, wasserdicht und braucht keine Batterie. „Es gibt keine Schalter oder Schnittstellen zu verschleißen, und es ist vollständig versiegelt, in einer dünnen Schicht von transparentem Kunststoff,“ sagt Rogers. „Es interagiert drahtlos mit Ihrem Handy. Wir denken, es wird ewig dauern.“

Rogers versuchte, es zu brechen. Seine Schüler tunkte Geräte in kochendem Wasser und in einem simulierten Waschmaschine. Sie funktionierte noch.

Nordwestliche Wissenschaftler sind besonders gespannt auf das Gerät – verwenden Sie für die Messung das gesamte UV-Spektrum und die Anhäufung gesamte tägliche Exposition.

„Es ist ein Kritischer Bedarf für Technologien, die können genau Messen und fördern die sichere UV-Exposition auf einer personalisierten Ebene in natürlichen Umgebungen“, sagte co-senior-Autor Dr. Steve Xu, Ausbilder in der Dermatologie an der Feinberg und der Northwestern Medizin Hautarzt.

„Wir hoffen, dass Menschen mit Informationen über Ihre UV-Belastung zu entwickeln gesündere Gewohnheiten, wenn Sie in der Sonne,“ Xu sagte. „UV-Licht ist allgegenwärtig und krebserregend. Hautkrebs ist die häufigste Krebsart weltweit. Gerade jetzt, die Menschen nicht wissen, wie viel UV-Licht sind Sie eigentlich immer. Dieses Gerät hilft Ihnen dabei, ein Bewusstsein und für die Haut-Krebs-überlebenden, könnte auch halten Sie Ihren Dermatologen informiert.“

Licht der Wellenlängen, die Interaktion mit der Haut und Körper auf unterschiedliche Weise, die Forscher sagte.

„Split-out und separat Messung der Exposition gegenüber verschiedenen Wellenlängen des Lichts ist wirklich wichtig“, sagt Rogers. „UVB ist die kürzeste Wellenlänge und die gefährlichste in Bezug auf die Entwicklung von Krebs. Ein einzelnes photon UVB-Licht ist 1000 mal mehr erythrogenic oder Rötung zu induzieren, im Vergleich zu einem single-photon-UVA.“

Darüber hinaus die Intensität der biologischen Wirkung von Licht ändert sich ständig, je nach Wetter, Zeit und Raum.

„Wenn Sie draußen in der Sonne am Mittag in der Karibik, dass Sonnenlicht die Energie ist ganz anders als mittags am gleichen Tag in Chicago,“ Xu sagte.

Hautkrebs ist erreicht epidemische Ausmaße in den USA Basalzell-Karzinom und plattenepithel-Karzinom der Haut für mehr als 5,4 Millionen Fällen pro Jahr zu einem Preis von $8,1 Milliarden Dollar jährlich. Im Jahr 2018, wird es schätzungsweise 178.000 Chips neue Fälle von Melanom, verursacht die 9.000 Todesfälle. Jede Stunde stirbt ein Mensch an einem Melanom.

Erste genaue Dosierung der UV-Phototherapie

Derzeit ist die Menge Licht, die die Patienten tatsächlich erhalten von Phototherapie wird nicht gemessen. „Wir wissen, dass die Lampen für die Phototherapie sind nicht einheitlich in Ihrem Ausgang—einen sensor wie dieses kann helfen, Ziel-problem-Bereiche der Haut, die sind nicht besser,“ sagte Xu. Ärzte wissen nicht, wie viel blaues Licht einer ikterischen Neugeborenen ist tatsächlich absorbieren oder wie viel weißes Licht von einem Patienten mit saisonalen affektiven Störung wird von einem Licht-box. Das neue Gerät misst zum ersten mal und es den ärzten ermöglichen, zur Optimierung der Therapie durch einstellen der position des Patienten oder der Lichtquelle.

Denn das Gerät arbeitet im „always on“ – Modus, seine Messungen sind präziser und genauer als die anderen Licht-dosimeter sind nun verfügbar, die Forscher sagte. Aktuelle Dosimeter nur Probe Lichtintensität kurz in festgelegten Zeitabständen und nehmen an, dass die Lichtintensität an Zeiten, die zwischen diesen Messungen konstant ist, was nicht unbedingt der Fall, vor allem im aktiven, outdoor-Szenarien verwenden. Sind Sie auch klobig, schwer und teuer.

Wie der winzige sensor funktioniert

Licht gelangt durch ein Fenster in der sensor-und trifft auf eine millimeter-Skala Halbleiter-Photodetektor. Dieses Gerät produziert eine minute elektrischen Strom mit einer Stärke proportional zur Intensität des Lichts. Dieser Strom geht auf einer elektronischen Komponente namens ein Kondensator, in dem die zugehörige Ladung wird aufgenommen und gespeichert. Ein Kommunikations-chip im sensor liest die Spannung über diesem Kondensator und übergibt das Ergebnis Digital und drahtlos an des Benutzers smartphone. Zur gleichen Zeit, es entlädt den Kondensator, dadurch wird das Gerät zurückzusetzen.

Mehrere Detektoren und kondensatoren ermöglichen eine Messung der UVB-und UVA-Belichtung separat. Das Gerät kommuniziert mit dem Benutzer‘ Telefon für den Zugriff auf Wetter-und global-UV-index-Informationen (die Menge an Licht, das durch die Wolken). Durch die Kombination dieser Informationen kann der Benutzer ableiten, wie viel Zeit Sie in der direkten Sonne und von Schatten. Telefon eines Benutzers können dann sendet eine Warnung, wenn Sie in der Sonne zu lange und müssen um die Ente in den Schatten.