在新生儿重症监护室中，医学上最脆弱的患者往往连接着最多的监测设备。一些体重不足一磅的早产儿可能被各种电缆、监测器和传感器缠绕。每次抽血检查血糖或电解质水平，都意味着又一次针扎、又一次包扎，以及对皮肤仍在发育的婴儿造成又一次压力。
塔夫茨大学Silklab、慕尼黑亥姆霍兹研究中心、慕尼黑路德维希-马克西米利安大学和慕尼黑工业大学的研究团队开发了一种革命性的温和替代方案：一种比硬币还小的超轻丝质贴片，通过颜色变化即可安静地同时读取四项关键健康信号。
这项发表在《ACS Sensors》上的研究描述了一种可穿戴贴片，它能从自然穿过婴儿仍在发育的皮肤的微量液体中捕捉温度、酸碱度、钠和葡萄糖信息。一个人工智能系统通过任何标准相机读取贴片的颜色变化，即使在保温箱内光线昏暗、湿度高、难以拍摄的环境中也能工作，并将这些变化转化为临床医生可以采取行动的精确数值。
在一个贴片中同时追踪多项关键健康信号的能力有助于更准确地了解婴儿的健康状况。"多个变量之间的相对变化比单一变量包含更多信息，"塔夫茨大学Silklab主任菲奥伦佐·奥梅内托表示。"如果你只关注一个数字，你只是在读一个更长故事中的一行。我们希望创建一个能为临床医生提供整段信息的传感界面。"
该贴片还为婴儿提供了更安全的监测环境。
"新生儿是我们面对的最苛刻的患者。我们的设计正是基于这一现实：没有针头，没有电线，没有任何会拉扯或刺激皮肤的东西。只有一个倾听身体的小贴片。"
——安妮·希尔根多夫，慕尼黑亥姆霍兹研究中心、慕尼黑路德维希-马克西米利安大学和卡尔·冯·奥西茨基大学的新生儿科医生和研究员
"我们并不是要取代实验室，"慕尼黑亥姆霍兹研究中心计算健康研究负责人本杰明·舒伯特提醒道。"我们要捕捉的是实验室测试之间发生的事情——那些缓慢发展成问题的情况，直到成为紧急状况之前没有人注意到。正是在这些方面，连续、无创的监测可以拯救生命。"
工作原理
该传感器由多层结构组成，每层仅几分之一毫米厚。
第一层是来自蚕茧的丝素蛋白基底，它能稳定精细的生物分子，包括通常需要冷藏的酶，使贴片具有稳定的货架期和耐用性。第二层是蜡印纸层，它充当微型管道系统，吸入微量液体并将其引导至每个传感点。第三层是防水医用粘合剂，它将整个结构密封以抵御保温箱的温暖湿度，并使贴片能够随着婴儿皮肤弯曲。
关键的是，该贴片的设计基于早产儿的实际生理特点——由于他们的皮肤屏障尚未完全发育，会以较高速率通过皮肤流失组织间液，这将脆弱性转化为诊断机会。
同样的液体流失提供了连续、无痛的样本。当汗液或组织间液到达贴片时，每个染料点都会改变颜色。例如，葡萄糖会使颜色从黄色变为深红色，钠会使颜色从蓝色变为紫色。
在医院的不同照明条件下，颜色变化历来难以可靠地读取。为了校正照明、角度和移动的影响，研究团队建立了一个AI深度学习模型，该模型能自动校正并将贴片的颜色转换为精确测量值。对于关键生命体征的准确率超过91%，对于低血糖的准确率超过98%。
未来展望
研究团队谨慎地将当前工作称为原理验证。下一步包括在真实新生儿病房进行更大规模的研究，将贴片读数与传统血液样本配对，以确认皮肤液体与婴儿血液中发生的情况有多接近，以及在不同环境中扩大AI的训练数据。
从长远来看，同一平台可以扩展到血氧饱和度、二氧化碳和其他参数。鉴于该传感器本身的制造成本仅为几美分，且不需要电源、电线和冷藏，它特别适合资源匮乏的环境，如偏远农村社区或发展中国家，这些地方的新生儿死亡率仍然居高不下，而高端监测设备往往难以获得。
"一张纸、一滴丝液和一部智能手机相机，"奥梅内托说。"如果这就是保护婴儿安全所需的全部，那么我们应该在地球上每个保温箱中都放置一个。"
【全文结束】