【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物医用器械，具体涉及一种用于术后皮瓣穿支血管监测的可拆卸水凝胶电子系统。
技术介绍
1、皮瓣移植是一种重要的外科手术技术，用于修复严重的创伤、缺损或疾病引起的组织损伤。随着手术技术的不断改进和医学知识的积累，皮瓣移植已成为广泛应用于临床实践的一种重要治疗方法。皮瓣移植的重要性在于它可以恢复创伤或缺损部位的功能和外观，提高患者的生活质量。在临床上，皮瓣移植被广泛应用于各种情况，包括烧伤后的创面修复、创伤性组织损伤的修复、肿瘤切除后的缺损修复以及先天性畸形的矫正等。它可以恢复创伤部位的正常结构和功能，促进伤口愈合和组织再生，减轻患者的痛苦和残疾。皮瓣移植的成功与否取决于多个因素，包括供体皮瓣的选择、手术技术的熟练程度以及术后的护理等。其中手术技术的熟练程度对于手术的成功非常重要，包括皮瓣的切取、血管吻合和伤口缝合等步骤。术后的护理包括伤口的清洁、抗感染治疗和功能康复等，可以促进皮瓣的存活和恢复。
2、在临床实践中，四肢创面常伴有骨骼、肌腱和神经等结构的外露，而游离皮瓣移植是修复这类创面的重要手术方法。皮瓣的存活与穿支血管的通畅性密切相关。如果穿支血管受损，可能引发血管痉挛、闭塞等并发症，最终导致皮瓣坏死。然而，穿支血管存在显著的解剖变异，手术医师在进行血管解剖和皮瓣游离操作时很容易损伤这些血管。为了确保术后皮瓣的正常存活，对皮瓣中穿支血管的实时监测至关重要。
3、穿支血管的监测可以通过多种方法来实现。其中，激光多普勒流量计是一种常用的监测工具。它可以通过测量血流速度和血流量来评估穿支血管的通畅
4、此外，一些影像学技术也可以用于穿支血管的监测。例如，超声成像可以提供血管的实时图像，帮助医生观察血管的形态和血流情况。计算机断层扫描(ct)和磁共振成像(mri)可以提供更为详细的血管解剖信息，帮助医生准确地定位穿支血管的位置和走向。对于复杂的皮瓣移植手术，一些先进的技术也被应用于穿支血管的监测。例如，红外光谱成像和荧光染料标记技术可以提供更为精确的血管显像，帮助医生实时观察血管的灌注情况。这些技术可以帮助医生及时发现血管问题，并采取适当的措施，从而保证皮瓣的存活。上述测试方法对提高皮瓣移植的存活率和监测穿支血管损伤、缺血等生理状态具有指导性意义，然而上述测量技术仍存在许多局限性，如操作流程复杂，侵入式测量，检测时间较长，设备成本偏高，体积大，移动性差等缺点，因此开发一种高度集成、穿戴舒适、非侵入式且可实时监测穿支血管状态的电子系统具有重要的意义和广阔的应用前景。
5、监测皮瓣穿支血管状态的核心在于检测动脉血管的脉搏信号。目前尽管一些医疗器械公司开发出了可穿戴的电子设备用于血管ppg信号的测量，在一定程度上做到了脉搏、血氧信号的监测。然而这些可穿戴系统在应用于皮瓣健康状态检测方面仍然存在一些缺点。例如，这些系统的模量较大，与皮肤之间存在较大的界面压力差，无法与皮肤无缝集成，信号传递过程中可能发生失真，导致信号的保真度较低，从而影响了监测结果的准确性其次，目前的可穿戴电子系统与皮肤的表面黏附性较差，系统在运动或活动时可能会产生位移或脱落，进而引入干扰信号，导致基础噪声较大，使得监测数据异常。另外当前的可穿戴电子系统在检测不同患者的皮瓣健康状态时，与皮肤接触的表面无法更换，存在不同患者之间交叉感染的风险。
技术实现思路
1、为解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供了一种用于术后皮瓣穿支血管监测的可拆卸水凝胶电子系统，在可拆卸水凝胶电子系统中引入黏性水凝胶底层，可以实现与患者待测皮瓣无缝集成，能够适应大变形、高曲率的皮肤表面，且能通过施加电场实现黏性水凝胶底层的快速拆卸。
2、本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
3、一方面，本专利技术提供了一种用于术后皮瓣穿支血管监测的可拆卸水凝胶电子系统，包括无线集成模块和前端检测模块；所述前端检测模块包括封装层、金属键合层和可拆卸水凝胶界面层，封装层内封装有传感电路，用于对人体组织的血氧饱和度和脉搏进行非侵入式检测，得到局部组织的血氧饱和度信号和脉搏信号，所述金属键合层和可拆卸水凝胶界面层依次设置在所述封装层上方，所述传感电路与无线集成模块直接连接，进而实现信号的实时存储与无线传输；所述可拆卸水凝胶界面层包括与金属键合层4连接的聚丙烯酸基底层和用于与人体皮肤进行粘附的黏性水凝胶底层，所述黏性水凝胶底层中具有聚丙烯酸溶液扩散形成的聚丙烯酸网络和扩散的fe3+/柠檬酸锚定液，所述聚丙烯酸基底层和黏性水凝胶底层通过fe3+与聚丙烯酸形成的锚定网络进行锚定；在外加电场的条件下，外加活性金属阳极与黏性水凝胶底层连接，金属键合层作为惰性阴极，使fe3+被还原为fe2+，导致聚丙烯酸基底层与黏性水凝胶底层的fe3+-羧基锚定网络被破坏，实现黏性水凝胶底层的快速拆卸。
4、用于术后皮瓣穿支血管监测的可拆卸水凝胶电子系统的工作原理为：贴附状态下，聚丙烯酸基底层和黏性水凝胶底层通过fe3+/柠檬酸锚定层进行锚定，监测完成后，将可拆卸水凝胶界面层置于活性金属阳极、惰性阴极电场下进行电解，其中活性金属阳极与黏性水凝胶底层连接，阴极与金属键合层连接，金属阳极发生氧化反应，惰性阴极电解发生还原反应，fe3+被还原生成fe2+,导致铁离子与聚丙烯酸层中羧基结合的金属配位键减少，从而导致黏性水凝胶底层与聚丙烯酸基底层的fe3+-羧基锚定网络被破坏，进而实现黏性水凝胶底层的快速拆卸。
5、本专利技术的有益效果为：
6、本专利技术提供的水凝胶电子系统可以通过电场诱导完成黏性水凝胶底层的快速拆卸，避免不同患者皮瓣监测过程中的交叉感染；本专利技术的水凝胶电子系统进一步集成了无线集成模块与传感电路，减小了设备体积，提高了系统的集成度，可实现皮瓣穿支血管的实时采集、无线传输和居家监测，具有广阔的应用前景。
7、按上述方案，所述传感电路包括导电层和ppg脉搏传感器，所述ppg脉搏传感器通过所述导电层与所述无线集成模块连接，所述ppg脉搏传感器通过封装层、金属键合层和可拆卸水凝胶界面层上的窗口与人体皮肤直接接触。ppg脉搏传感器用于对脉搏信号和血氧饱和度信号进行检测，导电层用于对芯片层的电信号进行传导。
8、按上述方案，作为惰性阴极的金属键合层为铂、金、钛、银或不锈钢中的任一种材料制备得到的惰性金属层。
9、按上述方案，金属键合层还包括铬层，所述铬层和所述惰性金属层分别与封装层和可拆卸水凝胶界面层键合。由于惰性金属层与封装层的结合效果较差，铬与封装层的结合力更好，因此增加铬层作为过渡层，以增加惰性金属层和封装层的结合。优选的，所述金属键合层为铬层/金层。
10、按上述方案，所述黏性水凝胶底层的组分包括酰胺类单体、磺酸铵基两性离子单体、透质明酸-邻苯二酚基单体、山梨糖醇、引发剂及交联剂，以上组分通过紫外引发聚合形成所述黏性水凝胶底层。
11、黏性水凝胶底本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于术后皮瓣穿支血管监测的可拆卸水凝胶电子系统，其特征在于，包括无线集成模块和前端检测模块；
2.根据权利要求1所述的用于术后皮瓣穿支血管监测的可拆卸水凝胶电子系统，其特征在于，所述传感电路（2）包括导电层和PPG脉搏传感器（7），所述PPG脉搏传感器（7）通过所述导电层与所述无线集成模块连接，所述PPG脉搏传感器（7）通过封装层（3）、金属键合层（4）和可拆卸水凝胶界面层（6）上的窗口与人体皮肤直接接触。
3.根据权利要求1所述的用于术后皮瓣穿支血管监测的可拆卸水凝胶电子系统，其特征在于，作为惰性阴极的金属键合层（4）为铂、金、钛、银或不锈钢中的任一种材料制备得到的惰性金属层。
4.根据权利要求3所述的用于术后皮瓣穿支血管监测的可拆卸水凝胶电子系统，其特征在于，所述金属键合层（4）还包括铬层，所述铬层和所述惰性金属层分别与封装层（3）和可拆卸水凝胶界面层（6）键合。
5.根据权利要求1所述的用于术后皮瓣穿支血管监测的可拆卸水凝胶电子系统，其特征在于，按质量分数计，所述黏性水凝胶底层（16）包括15 wt%-25 wt%的酰
6.根据权利要求5所述的用于术后皮瓣穿支血管监测的可拆卸水凝胶电子系统，其特征在于，所述酰胺类单体为丙烯酰胺和/或丙烯酰胺衍生物，所述丙烯酰胺衍生物为N ,N-二乙基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺中的任意一种或多种，磺酸铵基两性离子单体为甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱、3-二甲基(甲基丙烯酰氧基乙基)丙磺酸铵中的任意一种，所述透质明酸-邻苯二酚基单体的邻苯二酚基单体为多巴胺、2-氨基-3-(4-羟基苯基)丙酸及其衍生物中的任意一种或多种；溶剂为去离子水与山梨糖醇的混合溶液；所述交联剂为N ,N’-亚甲基双丙烯酰胺，PEGDA中的任意一种或多种，引发剂为α-酮戊二酸、Irgacure2959、Irgacure1173、过硫酸铵和过硫酸钾中的任意一种或多种。
7.根据权利要求1-6任一项所述的用于术后皮瓣穿支血管监测的可拆卸水凝胶电子系统，其特征在于，所述聚丙烯酸的分子量为5000-240000，所述Fe3+/柠檬酸锚定液中Fe3+、柠檬酸的质量分数范围分别为2wt%-10wt%、5wt%-15wt%。
8.根据权利要求5或6所述的用于术后皮瓣穿支血管监测的可拆卸水凝胶电子系统，其特征在于，所述黏性水凝胶底层的制备方法为：
9.根据权利要求1-6任一项所述的用于术后皮瓣穿支血管监测的可拆卸水凝胶电子系统，其特征在于，所述可拆卸水凝胶界面层由以下方法制备得到：
10.权利要求1-9任一项所述用于术后皮瓣穿支血管监测的可拆卸水凝胶电子系统的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种用于术后皮瓣穿支血管监测的可拆卸水凝胶电子系统，其特征在于，包括无线集成模块和前端检测模块；
2.根据权利要求1所述的用于术后皮瓣穿支血管监测的可拆卸水凝胶电子系统，其特征在于，所述传感电路（2）包括导电层和ppg脉搏传感器（7），所述ppg脉搏传感器（7）通过所述导电层与所述无线集成模块连接，所述ppg脉搏传感器（7）通过封装层（3）、金属键合层（4）和可拆卸水凝胶界面层（6）上的窗口与人体皮肤直接接触。
3.根据权利要求1所述的用于术后皮瓣穿支血管监测的可拆卸水凝胶电子系统，其特征在于，作为惰性阴极的金属键合层（4）为铂、金、钛、银或不锈钢中的任一种材料制备得到的惰性金属层。
4.根据权利要求3所述的用于术后皮瓣穿支血管监测的可拆卸水凝胶电子系统，其特征在于，所述金属键合层（4）还包括铬层，所述铬层和所述惰性金属层分别与封装层（3）和可拆卸水凝胶界面层（6）键合。
5.根据权利要求1所述的用于术后皮瓣穿支血管监测的可拆卸水凝胶电子系统，其特征在于，按质量分数计，所述黏性水凝胶底层（16）包括15 wt%-25 wt%的酰胺类单体、10wt%-15 wt%的磺酸铵基两性离子单体、2wt%-8 wt%的透质明酸-邻苯二酚基单体、30wt%-50 wt%的山梨糖醇、0.01 wt%-0.05 wt%的引发剂及0.02 wt%-0.1 wt%的交联剂，余量为水，以上组分通过紫外引发聚合形成所述黏性水凝胶底层（16）。
6.根据权利要...
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