想象没有电线和更多的新生儿拥抱
西北大学一个跨学科的团队开发了一双柔软,身体灵活的无线传感器,取代目前的混乱wire-based传感器监控婴儿在医院的新生儿重症监护病房(NICU)和parent-baby拥抱和身体的结合构成了障碍。
团队最近完成了一项集合的第一个人类研究早产儿普伦蒂斯妇女医院和安和罗伯特·h·Lurie儿童医院在芝加哥和得出结论,婴儿无线传感器提供的数据一样精密,准确,从传统的监测系统。无线补丁也温和的新生儿脆弱的皮肤上,让更多的肌肤接触的父母。
这项研究涉及材料科学家、工程师、皮肤科医生和儿科医生——发表在《科学》杂志上。
这项研究包括初始数据来自20多个婴儿戴着无线传感器与传统的监控系统,所以西北人员可以并排,定量比较。自那之后,球队进行了成功的测试超过70婴儿在NICU中。
“我们想消除的鼠窝电线和激进的粘合剂与现有的硬件系统,并将其替换为更安全的东西,更多的成规和兼容的亲子互动,”约翰·a·罗杰斯说,生物电子学的先驱,他领导了这项技术的发展。“我们的无线,battery-free,据设备放弃任何测量范围,准确度和精密度——他们甚至提供先进的测量,是临床上重要的但不是通常收集。”
罗杰斯共同研究与皮肤科医生艾米·佩拉博士和帅(史蒂夫)徐。
割绳子
导线周围的新生儿在NICU的质量往往比婴儿本身。通常5或6电线连接电极在每个婴儿监视器对呼吸、血压、血氧、心跳和更多。虽然这些电线确保健康和安全,他们限制孩子的动作和对物理键构成重大障碍发展的关键时期。“我们知道,新生儿皮肤的接触很重要——尤其是那些生病或过早,”佩拉说,儿科皮肤科医生。“这是减少肺部并发症的风险,和感染肝脏问题。然而,当你有电线无处不在,孩子拴在床上,真的很难让皮肤的接触。”
新妈妈Taschana泰勒熟悉,沮丧。紧急剖腹产后,泰勒的女儿格蕾丝被送往NICU,她在那里呆了三个星期。渴望与他们的新宝贝,泰勒和她的丈夫感到精疲力竭时导航电线为恩典提供最基本的护理。恩典是在70婴儿至今参与了对比研究。
“试图喂她,改变她的束缚她,拿她和移动电线是困难的,”泰勒说。“如果她没有电线,我们可以一起去散步在房间里。它会使整个体验更愉快。”
“人的经验进入NICU立即通知小婴儿是如何,有多少电线和电极连接到它们,”儿科医生Debra Weese-Mayer博士说。“有机会去无线拥有巨大的潜力减少护士的负担,为婴儿和父母。”
超越当前的可能性
西北团队的新技术所带来的好处超越缺乏电线——测量超过今天有什么可能的临床标准。双无线传感器监测婴儿的生命体征,心率、呼吸率和体温——从身体的两端。一个传感器是在婴儿的胸部或背部,而其他传感器封装一英尺左右。(胸部传感器措施5厘米2.5厘米;脚传感器是2.5厘米,2厘米)。这个策略允许医生收集婴儿的身体核心温度以及温度从周边地区。
“脚之间的温度差异,胸部有很大的临床重要性确定血液流动和心脏功能,”罗杰斯说。“这不是今天通常做的。”
医生还可以测量血压时通过持续地跟踪脉冲使心脏和到达的脚。目前,没有一个很好的方式来收集可靠的血压测量。血压袖带可以瘀伤或损坏一个婴儿脆弱的皮肤。另一个选择是将一根导管插入动脉,这是棘手的,因为轻微的过早新生血管的直径。它还引入了感染的风险,凝血,甚至死亡。
“我们缺少大量的信息,可能会有血压的变化,“新生儿学专家亚伦Hamvas博士说。“这些血压的变化可能对结果产生重大影响。”
设备还可以帮助填写信息存在的差距在肌肤接触。如果医生可以继续测量婴儿生命体征而被他们的父母,他们可能会了解更多关于这种联系可能是多么至关重要。透明和兼容成像,传感器也可以穿在x射线,核磁共振和CT扫描。
罗杰斯的传感器(右)措施:心率、呼吸率、体温、血氧水平,外围的体温,血压、血流,要害在parent-baby交互
视频来源:西北大学
储蓄非常脆弱的皮肤
血压袖带并不是唯一潜在的破坏性现有技术的一部分。许多早产儿皮肤遭受伤害的胶带遵循身体的电线。磁带可以引起皮肤过敏、水泡,最终,感染。在某些情况下,这种损害会导致一生的伤疤。
“早产婴儿的皮肤是没有完全开发出来,所以它是非常脆弱的,”佩拉说。“事实上,在早产儿皮肤的厚度减少了约40%。过早得到越多,皮肤变得更加脆弱。这意味着我们必须非常小心。”
西北团队研究了70名婴儿在NICU迄今为止,并没有发现无线传感器的皮肤损伤的迹象。传感器skin-saving的秘密在于它轻自然,薄的几何和力学。极薄的设备是由生物相容性、软弹性硅胶,嵌入微型电子元件的集合与弹簧般的电线移动和flex与身体。罗杰斯与长期合作者和可伸缩元件和理论力学专家黄勇刚想出一个最佳的设计。
无线传感器通信通过一个传感器放在婴儿床的床垫下面。使用无线电频率相同的强度的射频识别标签、天线传输数据显示在护士站。虽然它可以消毒和重用,传感器是足够便宜(约10美元),它可以简单地在24小时后被抛弃,取而代之的是一个新的消除任何感染的风险。
传感器输入医院?
罗杰斯估计他的无线传感器将出现在美国医院在未来两到三年。在两个主要的非营利组织的支持下,罗杰斯的团队预计发送传感器发展中国家成千上万的家庭在明年作为国际努力的一部分。
“我们自豪,这种技术并不仅仅限于发达国家先进的nicu,”徐说。“以最少的改性技术可以适应资源匮乏的地区。”
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参考:
钟,h . U。金,b . H。李,j . Y。李,J。谢,Z。可能,e . M。,。罗杰斯,j . a (2019)。双节的,无线表皮电子系统与传感器分析新生儿重症监护。科学,363(6430)。doi: 10.1126 / science.aau0780
