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研究人员开发出可在10分钟内创建皮肤3D图像的便携式设备

来自新加坡南洋理工大学(NTU新加坡)的团队开发了一种便携式设备,该设备可以在10分钟内生成人类皮肤的高分辨率3D图像。研究小组说,便携式皮肤测绘仪可用于评估皮肤状况的严重程度,例如湿疹和牛皮癣。

3-D皮肤映射可能对临床医生有用,因为大多数用于评估皮肤状况的设备只能提供皮肤表面的2-D图像。由于该设备还可以绘制出最多2mm的皮肤脊部和凹槽深度,因此还可以帮助监测伤口的愈合情况。该设备将专门设计的胶片压在受试者的皮肤上,以获得长达5到5厘米的印记,然后对其施加电荷,生成3-D图像。

研究人员使用可生物降解的生物塑料聚乳酸(PLA)设计和3D打印了他们设备的原型。电池驱动的设备长7厘米x 10厘米,仅重100克。

NTU制成的原型机的开发成本仅为具有相近技术的设备的一小部分,例如光学相干断层扫描(OCT)机器,其成本可能高达数千美元,重达30公斤。

NTU土木与环境工程学院的助理教授Grzegorz Lisak领导了这项研究,他说:“我们的无创,简单且廉价的设备可用于补充目前诊断和治疗皮肤疾病的方法。在农村地区,这种方法是不可行的。由于可以随时获得医疗保健,未经医学培训的人员可以使用该设备制作皮肤图并将其发送给医生进行评估。”

国家皮肤中心顾问皮肤科医生,南大李光前医学院助理教授Yew Yik Weng博士就该设备对临床医生的实用性发表了独立评论,他说:“该技术是一种有趣的方式绘制人体皮肤的表面纹理,这可能是一种有用的方法以3D方式绘制皮肤纹理和伤口愈合情况,这在研究和临床试验中尤为重要。它发展成为临床环境中的护理点评估工具的潜力很大。”

Yew助理教授说:“该设备在涉及伤口愈合的研究中可能特别有用,因为我们目前缺乏绘制皮肤脊的长度和深度的工具。目前,我们在试验中依赖照片或测量值,只能提供二维评估。”

该研究的第一作者傅晓旭博士。NTU土木与环境工程学院的一名学生说:“ 3-D皮肤测绘设备易于操作。最重要的是,运行该设备只需1.5V干电池。这是一个例子。一种基本但非常有效的电化学应用,因为不需要昂贵的电子硬件。”

该技术是由Lisak副教授开发的,该助理本月在科学杂志Analytica Chimica Acta上发表,他同时还是南洋环境与水研究所(NEWRI)的残渣和资源再生中心主任以及他的博士学位。学生傅小旭先生。

NTU设备的关键组件是一种称为PEDOT:PSS [1]的聚合物,通常用于太阳能电池板中,以将光转换为电能。但是,该团队发现其导电性有另一种用途-在镀金膜上重现皮肤图案。使用金是因为它具有出色的导电性和柔韧性。

要使用该设备,一个人按下按钮,将镀金膜压在受试者的皮肤上即可获得印记。这导致皮脂,一种由皮肤产生的油性物质,被转移到薄膜上,在皮肤表面留下印记。

接下来,将皮肤的印记转移到便携式设备,在该设备中将一组电极浸入溶液中。再次按下按钮,该设备将触发电荷流,使PEDOT:PSS沉积在未覆盖皮脂的区域的金膜表面上。这导致皮肤的高分辨率3-D图,该图反映了对象皮肤的隆起和凹槽。

研究人员以猪皮为模型,证明该技术能够绘制出各种伤口的图案,例如刺伤,撕裂伤,擦伤和切口。

研究小组还表明,即使是人类手背上的复杂皱纹网络也可以在胶片上捕捉到。薄膜还具有足够的柔韧性,可以将特征映射到不平坦的皮肤区域,例如肘部折痕和指印。

Lisak助理教授补充说:“该设备还被证明可以有效地举起指纹,并提供其特征的高分辨率3D图像。” (参见图2)

Yew博士在评论该设备的潜在用途时补充说:“该设备可以帮助指纹识别,这通常在法医分析中进行。由于区分相似的打印件,该设备可以提供更高的准确性。归因于其图像的3D性质。”

为了进一步验证其功效,该团队正在探索于今年晚些时候进行临床试验,以测试其设备以及其他潜在治疗用途的可行性。

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