“无处不在的健康监测”:柔性可穿戴光响应放大电路

<正>实时的生命体征监测对于疾病早期预防的实现至关重要.不同于医院监测设备体积大、穿戴困难、携带难、无法长时间监测等局限,可穿戴式生命体征监测设备已成为健康监测的潮流,为身体健康保驾护航.光电容积脉搏波描记法(photoplethysmography, PPG)借助光电探测器反映活体组织中血液容积变化,是一种常用的无创健康监测技术,被广泛应用于可穿戴监测设备中.     

关注心脏健康

心脏疾病约占全世界死亡原因的三分之一.饮食改善和生活方式的改变,在心脏病的防治中发挥巨大的作用;相关生物化学及细胞机制的发现,无论从新型药物研发还是手术方式选择方面都为心脏疾病的防治带来了新的方法. 尽管医学在进步,如他汀类药物和支架等设备的出现,心脏疾病仍然是全球导致死亡的首要原因.本专题中明确指出,只有全面的诊疗计划,才能保护人类的心脏健康不受现代生活的威胁.     

机器学习在可穿戴智能传感系统中的应用与进展

近些年,随着传感器和集成电路制造工艺的高速发展,可穿戴设备的应用越来越多;同时,利用人工智能和机器学习方法来辅助和促进可穿戴系统的应用也得到了广泛的研究.机器学习辅助的可穿戴智能传感系统可以跟踪监测人体活动和生命体征信号,在人机交互、数字健康乃至临床诊断等领域具有重要的应用前景.本文详细介绍和讨论了近期可穿戴传感器件、机器学习算法及其辅助可穿戴传感应用等研究进展,并探讨了机器学习辅助的可穿戴传感系统面临的挑战,总结了有待改进之处.同时,本文也针对机器学习在可穿戴传感系统中的进一步应用提出了潜在的解决方案和可能的发展方向.     

人类将移植猪心脏

在美国明尼苏达州罗切斯特的梅奥诊所，以克里斯托夫&#183;麦格雷戈为首的一个研究小组声称，他们有可能在2010年实施人类移植猪心脏的技术。目前他们已经成功为一只狒狒移植了猪的心脏，并创下了移植猪心脏100天后狒狒仍然存活的纪录。为此，研究人员将争取在两年内为人类心脏病患者移植猪心脏。     

铁过载及铁死亡在心脏疾病中的研究进展

铁作为生命必需的营养元素,在机体组织中的代谢平衡对维持正常的生理功能至关重要.人群流行病学研究和动物实验表明,铁过载在心脏疾病的发生发展过程中发挥重要作用,祛铁可有效缓解心脏疾病进展,但机制尚不清楚.近年来,心脏铁稳态代谢及其分子调控机制获得系列重大进展;铁依赖的新型细胞死亡方式——铁死亡(ferroptosis)概念的提出,为深入理解铁过载与心脏疾病间的关联带来了重要契机.近期,作者团队在国际上率先揭示靶向铁死亡是防控心脏疾病有效措施.本综述系统总结了国内外铁过载与铁死亡对心脏疾病发病的影响及作用机制的最新研究进展,并对未来研究方向进行展望与讨论,旨在为心脏疾病预防和治疗提供新思路与新策略.     

人类“迷你心脏”培育成功

<正>科学家在实验室中通过一颗大鼠的心脏成功培育出了一颗迷你人类心脏。在这项研究中,科学家剥去了大鼠心脏上的细胞,只留下较为坚韧的"骨架",然后在上面植入人类细胞,而这些细胞最终成功转化为了心脏细胞。研究人员称,这项突破或许将带来药物试验的革命,使新研发的药物可以在人工心脏上进行试验;同样的技术未来或许还能用于实验室培育可供移植的心脏。     

可穿戴式柔性电子应变传感器

传统的电子应变传感器大多基于金属和半导体材料,其便携性、柔韧性和可穿戴特性差.随着柔性电子材料和传感技术的快速发展,柔性应变传感器在电子皮肤和机器人等领域的应用引起人们越来越广泛的关注.由于生物相容性好,同时兼具可穿戴性、实时监测、非侵入式等一系列优点,高弹性和可拉伸性应变传感器的开发逐渐成为研究热点.本文综述了近年来可穿戴式柔性电子应变传感在材料发展、传感机理、集成输出及潜在应用等方面的研究进展,对可穿戴式柔性电子传感器所面临的挑战做了简单讨论,提出了一系列可能的优化及解决方案,并对其未来的发展方向进行了展望.     

人造心脏的现状和前景

十五年前,有一个著名的美国医生说,研制人造心脏就象人登上月球那样复杂。这话讲过后五年,一个美国人登上了月球,而人造心脏离研制成功仍然相当遥远。能否制造出可以长期代替人的心脏的人造心脏呢?这是可能的、也是必要的。全世界有四分之一的人患心脏病,四十五岁以上的人差不多有一半死于心脏病。迄今为止,世界上已经有三百多例心脏移植手术成功。目前全世界有几十个人用别人的心脏而活着。然而,移植心脏还不能解决问题,仅仅在美国每年就有三万二千多人需要替换心脏。到哪儿去取这么多心脏呢?在死人中间可供我们摘取移植的,不超过百分之一,因此,在实践上要做为数众多的移植手术,是无处可取这么多心脏的,这就需要用人造器管来代替。第一代人造心脏不必完全放入胸腔,只要能维持病人的几天生命。长期的、更为复杂的任务是制造能完全放入胸腔,可以工作多年的第二代人造心脏。     

可穿戴智能设备,你想来一个吗?

<正>用眼镜打电话,用手表看视频,用手环进行健康监测……这些曾经只出现在科幻电影里的道具如今已经走进了我们的生活。听上去如此高大上的"可穿智能设备"真的那么神奇与好用吗?它将给我们的生活带来哪些改变?可穿戴智能设备是应用穿戴式技术对日常穿戴进行智能化设计、开发出来的可以穿戴的设备的总称,如眼镜、手套、手表、服饰及鞋等。市场研究机构ON World在最新的报告中预测,在今后的5年内,全球可穿戴设备行业的市场经济规模将达到500亿美元,出货量将达到7亿台。该分析机构还预测,到2018年,全球智能手表出货量将达到3.3亿台。     

会做心脏手术的机器毛毛虫

一种拥有水蛭功能的机械小装置可能很快就会被放置到心脏病人的胸腔中。这种装置看上去像是一个机器人毛毛虫在跳动的心脏表面蠕动爬行，它可以使心脏病患者摆脱传统心脏手术的痛苦，轻松地重获健康。     

高韧柔性电子制备的新途径

<正>柔性电子技术将电子器件制作在柔性基体材料上,赋予传统电子器件可延展、可穿戴等特征.这一技术在各领域,尤其是生物医疗领域有着广泛的应用前景,例如能够与人体表面紧密贴合的柔性电子器件,可以实时检测人体的生理参数,从而可实现从当前疾病的治疗到将来疾病的预防和健康管理的医疗模式转变.与人体组织集成的柔性电子对基体材料提出了苛刻要求:既要十分柔软(低弹性模量),能与复杂的目标表面充分贴合,又要十分强韧(较高强度),     

如何建造一个心脏

用人工方式培育心脏或其他器官,以解除饱受器官衰竭患者的痛苦是医学界的梦想。目前,研究人员正在运用组织工程学方法致力于新器官的培养,旨在让这一梦想的实现成为可能。当多莉丝·泰勒(Doris Taylor)被人们称为"弗兰肯斯坦博士"(科幻小说《科学怪人》中的主人公,一个疯狂的科学家,用许多碎尸块拼接成一个     

发现心脏节律中存在确定性混沌

针对心脏节律的复杂性以及其产生受多种生理过程的影响,以受迫非线性动力学系统为分析模型,提出一种能较准确反映其内在确定性部分动力学机制的模型构造方法,应用试验数据分析时发现;模型可以产生与心脏节律相似的动力学行为,心脏节律不仅不能解释为线性Gauss过程,而且其内在机制具有初始值敏感性质,生理过程的影响（动力噪声）对产生复杂心脏节律具有重要的作用。     

基于非线性多参数的心脏室颤预测

血管疾病中心肌缺血导致室颤(Ventricular Fibrillation: VF)所引起的死亡占有相当的比例, 在病变发生之前预测到即将发生的病变, 为治疗赢得时间具有重要的意义. 本文以5条家犬为研究对象造VF模型, 采用非线性多参数分析方法即新的关联维估计方法-高斯核(Gaussian kernel: GK)算法和Lyapunov指数估计方法, 对VF发生前后心电信号的非线性特性变化进行了研究, 同时给出了关联熵h₂的估计. 研究结果表明, 当心肌缺血造成心功能降低时, 3个参数会同时降低, 而其中某个参数的改变可能是其他原因造成的. 因此, 综合判断3个参数的变化能可靠地了解心脏的状态, 克服了采用单个参数进行判断时所带来的误差, 对预测心肌缺血引起的VF具有一定的意义.     

仿蟑螂的人造心脏问世

在进化方面，大自然似乎更偏爱蟑螂，至少在心脏方面可以这么说。对蟑螂而言．即使有一个心室停止跳动，它还能继续生存；而人类一旦有一个心室停止跳动，就会出现死亡。最近，印度哈拉格普尔理工学院苏加．古哈（Sujoy Guha）领导的研究小组根据蟑螂的心脏原理研制出一种人造心脏。他们认为，这种人造心脏经久耐用，价格也为大众所能承受。     

心脏移植手术

根据英国最近的统计,过去一年来,有三十三位病人接受了心脏移植手术,但其中九人已经死亡。到今年七、八月间,又有另外七位病人接受了此项手术,其中两位在手术完成后不久就死去;留下的四位在九月中出院,可惜的是一位突然死去,而另一位却因肺部感染,使病情恶化;留下的总算能正常地生活。最近,英国的刊物第一次将心脏移植手术过程刊登发表: 1975年11月的一个晚上,一位来自约克郡(York)的教车师傅约翰·威地(John Wade),在刚送完朋友来访的时候,突然感到胸痛而晕倒在门口。这是他第一次心脏病发作。经过八个星期的休养,医     

夸克的心脏

夸克的心脏祝汉民编译发现顶夸克的欢庆还不到一年．世界上功率最大粒子加速器的物理学家似乎已从喝香槟酒的兴奋中冷静下来了。１９９６年２月来自芝加哥附近费米实验室的一份引人入胜的报告指出．夸克也许是由更小的某些东西组成的。迄今为止，线索令人沮丧和含糊不清，...     

前沿

<正>世界首款可穿戴无人机美国斯坦福大学研究员设计的一款可穿戴四旋翼无人机能够佩戴在手腕上。这款无人机名为"Nixie",折叠后变成一个腕带,它是世界上第一款可穿戴无人机。用户可以利用计时器或者手势召唤Nixie,只需要按一下按钮,便可展开Nixie,放飞后可利用机载运动传感器追踪操作者。     

移植心脏后继承捐赠者记忆

澳大利亚人大卫&#183;沃特斯在移植了一位爱吃油腻食品的青少年的心脏后，开始出现想吃这种垃圾食品的强烈欲望。这是在进行器官移植后，表现出捐赠人特征的最新实例。     

21世纪新酷装:可穿戴的计算机

一、把计算机穿戴在身上已不再是梦想过去,人们在憧憬计算机的未来时,经常会定格在能以更自然的方式携带和使用新一代计算机——可穿戴计算机(wearable computer,WearComp)上。尼葛洛庞帝在《数字化生存》中,曾非常有预见地谈到“把电脑穿戴在身上”。今天,这一梦想正在变为现实,把计算机戴在头上、装在兜里、缠在手腕上甚至镶在眼镜上……各种形式的可穿戴计算机已经出现,并开始走入应用领域。计算机领域正在悄然进行着一场革命。