新生儿重症监护室的无线传感器监测婴儿

该团队最近在Prentice妇女医院和芝加哥Ann & Robert H. Lurie儿童医院完成了对早产儿的首次人体研究，并得出结论，无线婴儿传感器提供的数据与传统监测系统一样精确。无线贴片在新生儿脆弱的皮肤上也更温和，允许与父母进行更多的肌肤接触。

这项研究包括了来自20多个婴儿的初始数据，这些婴儿在传统的监测系统中同时佩戴了无线传感器，因此研究人员可以进行并排、定量的比较。从那时起，该团队在新生儿重症监护室对70多名婴儿进行了成功的测试。引领这项技术发展的生物电子学先驱约翰·罗杰斯(John a . Rogers)说:“我们希望消除与现有硬件系统相关的电线和侵略性粘合剂的鼠窝，用更安全、更以患者为中心、更兼容亲子互动的东西来取代它们。”“我们的无线、无电池、皮肤状设备在测量范围、准确性和精密度方面没有任何牺牲——它们甚至提供先进的测量方法，这些测量方法在临床上很重要，但通常不收集。”

在新生儿重症监护室里，环绕着新生儿的电线通常比婴儿本身还要大。通常有五到六根电线将每个婴儿身上的电极连接到呼吸、血压、血氧、心跳等监视器上。虽然这些电线确保了健康和安全，但它们限制了婴儿的活动，并在发育的关键时期对身体联系构成了主要障碍。

西北大学研究小组的新技术的好处不仅在于它不需要导线，而且比今天的临床标准能测量更多的东西。双无线传感器从身体的两端监测婴儿的生命体征——心率、呼吸率和体温。一个传感器放在婴儿的胸部或背部，而另一个传感器缠绕在婴儿的脚上。(胸部传感器长5厘米，宽2.5厘米;脚部传感器是2.5厘米乘2厘米)。这一策略允许医生收集婴儿的核心温度和周边区域的体温。“足部和胸部之间的温度差异在决定血流量和心功能方面具有重要的临床意义，”罗杰斯说。“这是今天不常见的事情。”

医生还可以通过持续跟踪脉搏何时离开心脏到达脚部来测量血压。目前，还没有一种好的方法来收集可靠的血压测量数据。血压袖带会挫伤或损坏婴儿脆弱的皮肤。另一种选择是将导管插入动脉，这很棘手，因为早产儿的血管直径很小。它还会带来感染、凝血甚至死亡的风险。“我们忽略了大量关于一天中血压变化的信息，”新生儿学家Aaron Hamvas博士说。“血压的这些变化可能对结果有重大影响。”

该设备还可以帮助填补皮肤与皮肤接触时存在的信息空白。如果医生能在婴儿被父母抱着的时候继续测量婴儿的生命体征，他们可能会更多地了解这种接触可能有多重要。这种传感器透明且与成像兼容，也可以在x光、核磁共振和CT扫描时佩戴。

拯救“极其脆弱”的皮肤

血压袖带并不是目前技术中唯一具有潜在破坏性的部分。许多早产儿因为粘在身体上的胶带而遭受皮肤损伤。胶带会引起皮肤刺激、水泡，最终导致感染。在某些情况下，这种损伤会导致终生的疤痕。

“早产儿的皮肤还没有发育完全，因此非常脆弱，”该研究的联合负责人艾米·帕勒博士说。“事实上，早产儿的皮肤厚度减少了大约40%。早产儿越多，皮肤就会变得越脆弱。这意味着我们必须非常小心。”

到目前为止，西北大学的研究小组已经对NICU的70名婴儿进行了研究，并没有发现无线传感器造成皮肤损伤的迹象。这种传感器保护皮肤的秘密在于其轻巧的性质、薄的几何形状和柔软的机械结构。这种纸一样薄的设备由生物兼容的柔软弹性硅树脂制成，它嵌入了一组微型电子元件，这些电子元件与像弹簧一样的电线相连，这些电线可以随着身体移动和弯曲。罗杰斯与长期合作伙伴、可伸缩电子学和理论力学专家黄永刚一起提出了一个最佳设计方案。

无线传感器通过放置在婴儿床床垫下的发射器进行通信。天线使用与RFID标签相同强度的无线电频率，将数据传输到护士站的显示器上。虽然这种传感器可以消毒和重复使用，但它足够便宜(约10美元)，24小时后就可以简单地扔掉，换上一个新的，以消除感染的风险。