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可以与父母进行更多的皮肤接触

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一个跨学科的西北大学团队开发了一对柔软,灵活的无线传感器,取代目前监控医院新生儿重症监护室(NICU)婴儿的缠结线传感器,并对父母

  • 婴儿拥抱和物理结合造成障碍。

该团队最近在Prentice女子医院和AnnRobert H.
Lurie儿童医院完成了一系列关于早产儿的人体研究。研究人员得出结论,无线传感器提供的数据与传统监测系统一样精确和准确。无线贴片对新生儿脆弱的皮肤也更温和,可以与父母进行更多的皮肤接触。现有的传感器必须附着粘合剂,这些粘合剂会使早产儿的皮肤出现疤痕和水疱。

这项涉及材料科学家,工程师,皮肤科医生和儿科医生的研究将于3月1日发表在科学杂志上。

该研究包括来自20多名佩戴无线传感器和传统监测系统的婴儿的初步数据,因此西北大学的研究人员可以进行并排的定量比较。从那时起,该团队已经对新生儿重症监护室(NICU)的70多名婴儿进行了成功的测试。

我们希望消除与现有硬件系统相关的老鼠的电线和侵蚀性粘合剂,并用更安全,更以患者为中心,与亲子互动更兼容的东西取而代之,生物电子先驱John
A.
Rogers说道。谁领导了技术开发。我们能够重现当前基于线路的传感器提供的临床级精度的所有功能。我们的无线,无电池,类似皮肤的设备在测量范围,准确度和精度方面都没有任何用处

  • 以及他们甚至提供临床重要但不常收集的高级测量。

Rogers是McCormick工程学院的材料科学与工程和生物医学工程的Louis
Simpson和Kimberly
Querrey教授,以及Feinberg医学院的神经外科教授。他与Feinberg的皮肤病学系主任,皮肤病学教授Walter
J. Hamlin博士和儿科学教授Amy
Paller博士以及Feinberg皮肤科教授和西北医学皮肤科医生Shuai(Steve)Xu博士共同领导了这项研究。

切断电线

新生儿重症监护病房周围新生儿的电线数量通常比婴儿本身大。通常,五根或六根电线将每个婴儿的电极连接到监视器上,以监测呼吸,血压,血氧,心跳等。虽然这些电线确保健康和安全,但它们限制了婴儿的运动,并在发育的关键时期成为物理结合的主要障碍。

我们知道皮肤与皮肤的接触对于新生儿来说非常重要 –
特别是那些生病或早产的人,Lurie儿童医院的儿科皮肤科医生帕勒说。它已被证明可以降低肺部并发症,肝脏问题和感染的风险。然而,当你到处都有电线并且婴儿拴在床上时,皮肤与皮肤的接触真的很难。

新妈妈因无法抱着她的新生而感到沮丧

新妈塔什卡纳泰勒熟悉这种沮丧情绪。紧急剖腹产后,泰勒的女儿格蕾丝被送往新生儿重症监护病房,在那里她待了三个星期。泰勒和她的丈夫不顾一切地与新生儿结合,在导航电线时感到精疲力竭,为格蕾丝提供最基本的护理。Grace是目前参与并排比较研究的70名婴儿之一。

泰勒说:试图喂养她,改变她,搂着她,抱着她,用电线和她一起走动是很困难的。如果她没有电线,我们可以一起在房间里散步。这样可以让整个体验更加愉快。

压力大,难以将婴儿带出婴儿床

父母和护士只是为了将婴儿带出婴儿床而必须经历的旋转令人震惊,共同作者Aaron
Hamvas博士说,Feinberg的新生儿Raymond和Hazel Speck
Berry教授以及新生儿科主任Lurie儿童。

电线正在向显示器上移动,直到婴儿,可能会通过孵化器中的孔,Hamvas说。护士和父母试图让婴儿全部捆绑在一起,所以他们不会意外地将任何东西从他们身上拉下来或从墙上拉出来。这非常,非常麻烦和压力。如果婴儿完全不受阻碍,那将会非常有效率,不太容易出问题。

任何有过进入新生儿重症监护病房的人都会立即注意到婴儿的体重,以及连接多少电线和电极,共同作者,Beatrice
Cummings Mayer儿科自主神经教授Debra Weese-Mayer博士说。
Feinberg的医学和Lurie儿童的儿科自主医学主任。无线接入的机会极大地减轻了护士,婴儿和父母的负担。

超越当前的可能性

西北大学的新技术带来的好处远远超出其缺乏电线 –
测量超过当今临床标准的可能性。

双无线传感器监测婴儿的生命体征 – 心率,呼吸率和体温 –
来自身体的两端。一个传感器放在婴儿的胸部或背部,而另一个传感器环绕着一只脚。(胸部传感器尺寸为5厘米2.5厘米;足部传感器为2.5厘米2厘米。每个传感器的重量与雨滴大致相同。)这种策略可以让医生从周边环境中收集婴儿的核心温度和体温。区域。

罗杰斯说:足部和胸部之间的温度差异对于确定血流量和心脏功能具有重要的临床意义。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并到达足部来测量血压。目前,没有一种很好的方法来收集可靠的血压测量值。血压袖带会伤害或损坏婴儿脆弱的皮肤。另一种选择是将导管插入动脉,由于早产儿血管的直径很小,这很棘手。它还会引起感染,凝血甚至死亡的风险。

我们缺少大量的信息,其中可能会在一天中出现血压变化,Hamvas说。这些血压变化可能会对结果产生重大影响。

该设备还可以帮助填补皮肤与皮肤接触过程中存在的信息空白。如果医生可以在父母关押的同时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么重要。

透明且兼容成像,传感器也可以在X射线,MRI和CT扫描期间佩戴。电线不仅仅是与婴儿互动的物理障碍,而且如果留在原位也会破坏成像,帕勒说。该技术已经开发出来,因此您可以使用传感器进行成像,并继续监控婴儿。

拯救令人难以置信的脆弱皮肤

血压袖带不是当前技术中唯一潜在的破坏性部分。许多早产儿的皮带受到胶带的伤害,胶带将电线粘附在身体上。胶带会引起皮肤刺激,水疱,最终导致感染。在某些情况下,这种损害可能导致终身疤痕。

早产婴儿的皮肤尚未完全发育,因此非常脆弱,帕勒说。事实上,早产儿的皮肤厚度减少了约40%。你的早产越多,皮肤越脆弱。这意味着我们必须非常小心。

迄今为止,西北大学的研究小组已经对新生儿重症监护室(NICU)的70名婴儿进行了研究,未发现无线传感器造成皮肤损伤。传感器的皮肤保护秘诀在于其轻巧的性质,薄的几何形状和柔软的机械结构。薄纸装置由生物兼容的柔软弹性硅胶制成,嵌入了一系列微小的电子元件,这些电子元件与弹簧状电线连接,可随身体移动和弯曲。

罗杰斯与长期合作者和可伸缩电子学和理论力学专家黄永刚合作,提出了一个优化设计。Huang是Walter
P.
Murphy土木与环境工程与机械工程教授,西北麦考密克学院材料科学与工程教授。

罗杰斯说:如果你回顾20世纪60年代,监测婴儿的基本方法基本上与今天相同。它是录音传感器,连接到外部电子盒的电线。这就是所有这些。

保持我们的轻量级设备在皮肤上所需的粘合剂强度远低于维持硬连线传感器和外部盒子之间接口所需的粘合剂的强度,罗杰斯继续说道。我们的研究中没有发现任何不良副作用,即使在体弱多病的婴儿中也没有一丝皮肤损伤。

无线传感器通过位于婴儿床床垫下方的发射器进行通信。使用与RFID标签相同的无线电频率,天线将数据传输到护士站的显示器。虽然它可以消毒和重复使用,但传感器足够便宜(大约10美元),它可以在24小时后简单地丢弃,并换成新的传感器以消除任何感染风险。

无线传感器什么时候出现在美国医院?

罗杰斯估计,他的无线传感器将在未来两到三年内出现在美国医院。在两个主要的非营利组织的支持下,作为国际努力的一部分,罗杰斯团队预计将在明年向发展中国家的数万个家庭发送传感器。

我们感到自豪的是,这项技术不仅限于发达国家的先进新生儿重症监护病房,徐说。该技术可以通过对资源匮乏设置的最小修改进行调整。

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