专为早产儿设计的可穿戴传感器可以让我们更健康

早产的婴儿通常会在新生儿重症监护室度过数周时间，身上绑着电线和医疗设备。这些设备可以监测他们的生命体征、呼吸，甚至血压——这些都是保证婴儿存活的关键——但笨重且难以操作，通常会妨碍父母享受同样重要的亲子时光。

由于这些设备至关重要，医生和家长们不得不凑合，往往放弃了一些宝贵的时间。但最近，美国西北大学的一组研究人员发明了小型的、类似贴纸的无线生物传感器，可以监测必要的生命体征——所有这些都不需要大型设备和线路。到目前为止，他们已经在芝加哥罗伯特·H·卢里儿童医院的一组早产儿身上测试了这种设备，这些婴儿在佩戴传统线路的同时还佩戴了新的贴纸。他们的研究结果发表在本周的《科学》杂志上，表明这些贴纸可能不仅适用于早产儿，也适用于成人。而且，通过这些贴纸可以更容易地获取生命体征，医生也许能够收集到比以往更多的关键信息。

皮肤科医生、西北大学生物集成电子中心主任、这项研究的合著者史蒂夫·徐 (Steve Xu) 表示，早产儿与母亲之间的肌肤接触至关重要。徐说：“这有助于稳定他们的心率，改善他们的实验室结果和呼吸，并减轻压力，但肌肤接触的最大障碍是医院设备。”

一段时间以来，由约翰·罗杰斯 (John Rogers) 领导的西北大学材料科学家团队一直在研究可粘附在皮肤上监测生命体征的传感器。他们决定首先在早产儿的临床环境中试用这项技术，因为罗杰斯认为，“我们选择 NICU 是因为它很难。我们故意不去追求唾手可得的成果。”如果他们能让该设备在这些早产儿身上发挥最佳作用（该领域对该技术的巨大需求也尚未得到满足），那么让它在成人身上发挥作用就会容易得多。此外，这么小的婴儿的皮肤通常过于敏感和脆弱，不适合使用普通的粘性传感器。通常，在撕掉贴纸后，他们的皮肤可能会受损或毁坏，导致痛苦的愈合过程。

“我们觉得，如果我们能够成功满足这一系列要求，那么过渡到消费者应用就会简单得多，”罗杰斯说。“我们决定从最困难的事情开始，从最苛刻的测量要求开始，从皮肤敏感度方面来说，可能是最难对付的患者，然后从那里开始工作。”

生物传感器系统由两个设备组成，均采用无线方式操作。它们彼此时间同步，并将数据传输到外部监视器或平板电脑。贴在婴儿胸部的贴纸以心电图的形式测量心律以及其他生命体征，如体温和心率，而贴在脚上的贴纸则测量血氧含量，即婴儿血液中某一时刻的含氧量。虽然本文没有进行研究，但研究人员还利用这对贴纸来研究血压，通过跟踪血液从一个传感器流到另一个传感器（从胸部流到脚部）所需的时间。罗杰斯说，也许将来他们能够将所有传感器组合成一个贴片，贴在胸部。

传感器采用无线充电方式，与智能手机的充电方式类似。发射器放在床上或毯子上，母亲抱着婴儿时可以将毯子裹在身上。

未来，他们计划将这些生物传感器贴片扩展到成年人，以及早产儿。在这两种情况下，他们都想看看从持续监测和可能结合人工智能中可以收集到哪些信息。如果他们能够确定基线生命体征，那么他们就能更好地知道什么时候出了问题，或者婴儿（或成人）是否处于困境中。特别是在婴儿方面，该团队希望利用这个想法来尝试更好地了解婴儿的睡眠模式，以及婴儿是否因饥饿、疲倦或疼痛而哭泣。

总而言之，这项技术及其所包含的信息是持续健康监测日益增长的趋势的一部分。这项技术以及其他类似技术可能会将健康监测提升到另一个层次。虽然 Apple Watch 和 Fitbits 等设备可以跟踪您的心率、心电图甚至睡眠模式，但它们对于全天候使用来说仍然有点笨重。不过，这些贴在身上的设备不那么显眼，有朝一日可能会提供关键数据，帮助每个人过上更健康的生活。“我们正在达到一个临界点，这些技术正在产生足够的数据，洞察力即将到来。就像我们的基因一样，从很多方面告诉我们我们的健康状况、我们的生命体征和我们身体产生的数据，在某种程度上就是数字基因组，”徐说。“我认为，在不久的将来，这些技术将能够提供越来越深入的洞察力。”