/Статьи по медицине/Химические и биологические агенты

Химические и биологические агенты

Стратегии Оценки 
На семинаре-практикуме было проведено много дискуссий по параметрам, необходимым для точной оценки и лечения военнослужащих на местах. Это-критическое технологическое препятствие, которое должно быть устранено для идентификации соответствующего датчика, либо коммерческого продукта, либо специально разработанного для использования в армии, и для успешной разработки и реализации необходимых алгоритмов для интерпретации полученных данных. Текущие усилия, описанные докладчиками, связаны с системной интеграцией коммерческих датчиков и разработкой алгоритмов принятия решений. Однако некоторые участники семинара предупредили, что необходимо также рассмотреть возможность разработки новых датчиков.

Была определена важная цель-обеспечить раннюю дистанционную оценку состояния полевой службы. Если бы передовой медик мог контролировать точное местоположение любого солдата в своем отряде, а носимые датчики солдата могли бы измерять частоту сердечных сокращений, дыхание, температуру тела и кожи, кровяное давление, сердечный выброс, усталость, кислород крови, общий вес и гидратацию, общая эффективность медика и подразделения была бы значительно улучшена. Эта цель может быть достигнута с помощью многофункциональных, легких, вне кожи, микромеханических датчиков, которые интегрированы с формой солдата или имплантированы.

Поскольку полевые медики, как правило, молоды, неопытны или и то и другое вместе, основная задача заключается в разработке интегрированной системы физиологического мониторинга, которая может предоставить медику информацию в режиме реального времени, представленную в виде простых символов принятия решений. Например, если солдат ранен, но все еще жив, интегрированная система мониторинга будет измерять жизненные показатели, а затем мигать красным или желтым цветом в зависимости от тяжести состояния солдата. Таким образом, медик сможет быстро принимать решения о том, какие солдаты требуют немедленной эвакуации или нуждаются в спасательном вмешательстве. Такие программы, как Virtual Soldier, исследуют средства передачи этих данных способами, которые легко интерпретировать.Двадцать семь

Еще одна выявленная потребность в человеческом факторе заключается в исследовании того, какие физиологические параметры являются ключевыми при прогнозировании конкретных клинических исходов, с тем чтобы определить приоритетность необходимости спасательного вмешательства. Продолжающиеся исследования, связанные с добычей физиологических данных от жертв травм в гражданской среде, могут дать представление о том, какие данные следует контролировать, когда солдат становится жертвой. В настоящее время известны потребности в данных для профилактики небатлевых травм, которые включают частоту сердечных сокращений, температуру ядра, гидратацию и скорость метаболизма. В настоящее время проводятся исследования в области управления несчастными случаями и поддержания работоспособности. В настоящее время единственным доступным инструментом является актиграфия, используемая для оценки времени сна и прогнозирования производительности солдат, подвергающихся лишению сна. Был выявлен ряд пробелов в разработке биоматематических моделей для прогнозирования работоспособности военнослужащих, подвергающихся депривации сна.Двадцать восемь

В конечном счете, датчики будут интегрированы с управлением в системы для того чтобы обработать условия удаленно. Это может включать в себя раздачу лекарств, обеспечение гидратации, согревание ботинок или охлаждение одежды. В далеком будущем наносенсоры смогут циркулировать по всему телу, посылая информацию, а также контролируя функцию. С этой целью важно, чтобы сообщество биоматериалов работало с существующими устройствами на основе кремния, чтобы обеспечить совместимость для биосенсора следующего поколения.

Химические и биологические агенты
Несколько выступавших на семинаре отметили, что угроза нападения с применением химического или биологического оружия реальна во многих местах, где сегодня действуют военнослужащие. Такие химические вещества, как фосген, хлор, хлорпикрин и ингибиторы холинэстеразы, могут быть отнесены к категории пузырей или токсинов в нервной, кровеносной и дыхательной системах. Биологические агенты включают бактерии, вирусы, риккетсии и генетически модифицированные микроорганизмы. Биологические агенты могут быть более смертоносными, чем химические агенты, но обычно дают больше времени для реагирования на угрозу. В любом случае желательно защитить солдата от воздействия с помощью датчиков раннего предупреждения, которые обеспечивают достаточное время для использования защитных биоматериалов для кожи и биофильтров для защиты дыхания.

источник энергии
Участники семинара отметили, что мощность является ограничивающим фактором во многих устройствах. Например, более 75 процентов веса многих устройств находится в батарее. Цель многих обсуждаемых сенсорных систем-сделать их как можно меньше, чтобы уменьшить нагрузку на истребитель. Это означает, что источник питания также должен быть уменьшен. Это также может позволить использовать очень низкие источники энергии, которые ранее игнорировались, такие как сбор энергии от перепадов температур в организме человека или использование доступной инсоляции на поверхностях одежды. В настоящее время существует небольшой коммерческий спрос на такие специализированные источники энергии.

Батареи представляют разнообразие проблемы материалов в их электродах, электролитах, случаях, и соединениях. Эти компоненты должны быть физически прочными, в то время как они поддерживают электролитическую функцию, что означает, что материалы должны проявлять механическую стабильность во время цикла и устойчивость к механическим ударам.29 коммерческие аккумуляторные системы для малой электроники добились больших успехов в последние годы, и теоретически военные должны иметь возможность использовать этот прогресс в своих целях. Однако в недавнем докладе СРН о передовых энергетических системах описываются некоторые из этих потребностей в материалах. Например, хотя тонкопленочные литиевые батареи демонстрируют огромные перспективы в лаборатории, известные проблемы включают (1) разработку батарей на более тонких, более гибких подложках, (2) укладку для создания трехмерных батарей, (3) повышение выхода (в настоящее время только на 10 процентов) и (4) упаковку. В настоящее время существует недостаточное притяжение рынка, чтобы стимулировать дешевые решения этих проблем. Это означает, что военные должны будут делать целенаправленные инвестиции для достижения своих специализированных целей в области энергетики в будущем.

Для многих военных применений топливные элементы были упомянуты как привлекательная альтернатива батареям. Интересной возможностью является использование частей человеческого тела в качестве компонентов клетки. Например, можно рассматривать нервную систему как электрическую систему, питаемую глюкозой посредством окислительного фосфорилирования. Хотя теоретически эти технологии являются перспективными, в настоящее время существует незначительный коммерческий спрос на такие инновации, как сбор энергии. Кроме того, было показано, что биоматериалы позволяют улучшить возможности для будущих конфигураций топливных элементов