Con más de 1,200 actuadores lineales, el colchón cambia entre los estados de pico y pozo, aplicando y aliviando la presión para optimizar el flujo sanguíneo. Crédito: Flexible Research Group/UCLA
Los investigadores de ingeniería mecánica de la Escuela de Ingeniería de UCLA Samueli han diseñado un colchón que ayuda a prevenir la orilla de la cama alternando la presión en todo el cuerpo y, a veces, aumentando la presión máxima en lugar de reducirlo para restaurar el flujo sanguíneo.
Los protocolos comunes de tratamiento de bedsore implican mudarse y girar a las personas postradas cada dos horas. Sin embargo, esta recomendación es costosa y engorrosa, lo que lleva a una atención inconsistente y lesiones potenciales para los cuidadores. Los investigadores de UCLA han desarrollado un prototipo de colchón de presión alterna para abordar este problema, como se detalla en un estudiar Publicado en Science Robotics.
Las úlceras de presión, también conocidas como basescos, surgen de una presión constante sobre una parte del cuerpo que impide el flujo sanguíneo. Son particularmente problemáticos para las personas inmovilizadas y acostadas en la cama durante largos períodos.
Los platos de cama son una grave preocupación para la salud, causando más que 60,000 muertes anualmente En los Estados Unidos, según la Agencia de Investigación y Calidad de la Salud, parte del Departamento de Salud y Servicios Humanos. En las instalaciones de cuidados agudos en todo el país, 2.5 millones de personas son tratadas para la columna cada año a un costo de $ 11 mil millones, según los costos de tratamiento para el cáncer y las enfermedades cardiovasculares.
Aunque pueden desarrollarse donde se aplicen presión prolongada, los platos de cama son más comunes en la piel sobre áreas óseas como el sacro, el talón, el codo y la rodilla.
“Nos propusimos construir un colchón asequible, versátil y práctico que sería mucho más efectivo para prevenir las úlceras por presión”, dijo el líder del estudio Jonathan Hopkins, profesor de ingeniería mecánica y aeroespacial en UCLA Samueli.
El equipo de Hopkins creó anteriormente una cama con 1,260 actuadores lineales, que se pueden controlar de forma independiente para probar cómo los diferentes patrones de superficie afectan el flujo sanguíneo y la presión. Los resultados de la investigación condujeron al diseño del colchón de presión alterna que utiliza una red de mecanismos compatibles, lo que permite transiciones suaves entre dos patrones de superficie de tablero de ajedrez alternativos al tiempo que minimiza la energía y el costo de actuación.
Para demostrar el rendimiento de su colchón, los investigadores probaron su diseño en un marco de cama estándar usando una almohadilla de espuma equipada con sensor en la parte superior del colchón y un muñeco anatómico de 220 libras. Los sensores rastrearon los niveles de presión en todo el cuerpo a medida que el colchón cambió entre sus dos estados de presión, aliviando la presión en los canales y aplicando presión a los picos.
Los datos de presión se limitaron al umbral promedio de presión de oclusión de 32 milímetros de mercurio, una presión promedio más allá de la cual se evita que la sangre y los líquidos linfáticos fluyan hacia el tejido, causando bases de bases.
Casi 30 resortes de equilibrio se incorporan al diseño para que la transición entre los dos estados de presión sea suave y suave. Los investigadores también desarrollaron una herramienta de software utilizando la altura y el peso de un paciente para determinar el número óptimo y la colocación de los resortes de equilibrio necesarios para minimizar la fuerza requerida para accionar el colchón para pacientes de diferentes tamaños. Al conectar algunos actuadores lineales de baja potencia a la estructura, el colchón puede hacer la transición entre los estados automáticamente. Pero también puede ser puesto en marcha por un cuidador con poco esfuerzo.
“Imagine que los cuadrados negros de un tablero de ajedrez se elevan para soportar al paciente mientras los cuadrados blancos se retraen para proporcionar alivio de presión en sus ubicaciones”, dijo Hopkins. “Luego, después de un tiempo, los cuadrados blancos se elevan hacia arriba y los cuadrados negros se hunden para aliviar la presión que se acaba de aplicar: los picos se convierten en los pozos, luego viceversa. Eso se repite cíclicamente con la esperanza de garantizar que no haya lugar donde el flujo sanguíneo se ocluya persistentemente”.
Los resultados de la investigación también sugirieron que las diferencias de presión crecientes, dentro de los límites de confort, se restablecieron más efectivamente la circulación a las áreas bajo presión. Entonces, en lugar de reducir la presión máxima general, el equipo se centró en garantizar una mayor diferencia de presión entre los estados elevados y bajados y alternando qué partes del cuerpo tienen más fuerza sobre el colchón en un momento dado. La presión alterna significa que los puntos de contacto del cuerpo bajo presión se minimizan a no más del 50% del tiempo.
Los colchones de presión alternos actuales diseñados para evitar que los decoradores a menudo usen cámaras de aire inflables que ajustan la presión general del colchón a intervalos regulares. El sistema UCLA utiliza sensores integrados y un mecanismo compatible para variar la presión localmente a través de la superficie del colchón. Esto permite una redistribución de presión más fina informada por los datos en tiempo real y adaptado a las características individuales del usuario, como la altura y el peso.
El colchón, con la mayoría de sus piezas limpiables y la almohadilla de espuma embalada en el sensor reemplazable, también permite un mejor flujo de aire debajo de un paciente y ayuda a mitigar la acumulación de líquidos a menudo vinculados a una distribución de presión desigual.
El UCLA Technology Development Group posee una patente sobre el concepto, con aplicaciones de patentes adicionales pendientes para los mecanismos. El prototipo se está sometiendo actualmente a pruebas voluntarias en un laboratorio profesional para evaluar su efectividad en entornos del mundo real.
Más información: Zhidi Yang et al, evitando las úlceras de presión al aumentar la presión: un colchón de presión alterno poco ortodoxo, Science Robotics (2025). Doi: 10.1126/scirobotics.ads6314
Proporcionado por la Universidad de California, Los Ángeles
Cita: los ingenieros diseñan colchón alterno de presión para la prevención de bedsore (2025, 7 de agosto) Consultado el 7 de agosto de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-08-alternatando-pressure-mattress-bedsore.html
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