給皮膚貼個「創可貼」就能檢測身體健康信號，如何？

矽谷Live /實地探訪/熱點探秘/ 深度探討

大家好，一周科技前沿又來了！無論斯坦福大學鮑哲南教授對皮膚檢測人體健康信號的嘗試，還是海外高校對「電動船」、無人機在醫療領域等一系列嘗試，都有趣且有意義，趕緊跟矽谷洞察（原矽谷密探，ID：guigudiyixian）來看！

美國高校

斯坦福大學開發無線貼紙，可貼在皮膚上以跟蹤健康狀態

通常，我們認為皮膚只有保護功能。但其實皮膚可以傳遞很多關於人的狀態的微妙信號，如心臟跳動，或情緒的變化等。

（圖自: 斯坦福大學官網）

斯坦福大學的研究人員已經開發出一種方法，來檢測皮膚髮出的生理信號。研究人員將感測器部署到可伸展的貼紙上，貼紙像創可貼一樣粘在人們的皮膚上，並且其搜集的數據可以無線的傳送給夾在衣服上的接收器上。

例如，研究人員將感測器固定在一個測試對象的手腕和腹部，通過檢測他們的皮膚如何隨著每次心跳或呼吸伸展和收縮，來監測人的脈搏和呼吸。

斯坦福大學化學工程系教授鮑哲南8月15日在Nature Electronics上發表的文章中介紹了這個系統。鮑教授認為，這種可穿戴技術（BodyNet）將首先用於醫療，如監測睡眠障礙患者或心臟病患者。但是，她的實驗室也已在開發感知汗液和其他皮膚分泌物的貼紙，以跟蹤體溫和壓力等變數。

鮑教授的目標是研發一系列無線感測器，貼在皮膚上與智能服裝配合使用，可以比消費者當今使用的智能手機或手錶更準確地跟蹤各種健康指標。

感興趣的可以點擊原文查看：

https://news.stanford.edu/2019/08/16/wireless-sensors-stick-skin-track-health/

哈佛大學科學家發明「輕功」短褲，讓走路跑步更加輕鬆

該機器短褲哈佛大學Wyss研究所與其他幾個科研機構合作設計並製造，應用了軟性機器人技術，並由人體生物機制啟發。該機器短褲不是用於舉重或打架，而是用於使得走路和跑步更容易。

如圖所示，短褲下背部有一個機械裝置，腿上有綁帶，用於輔助腿部伸展運動。而短褲配備計算機（和神經網路演算法）檢測佩戴者身體的運動，確定步態的類型以及腿部當前所處的步態的哪個階段。基於演算法，機器短褲給予腿部助力，讓腿部運動變得更容易。

（圖自：Techcrunh官網）

在測試中，該機器短褲使測試者走路產生的代謝負荷減少了9.3％，跑步產生的代謝符合減少了4％。未來，該機器短褲及其類似解決方案可以幫助行動不便的老人從椅子上站起來，或幫助遭遇交通事故而造成殘疾的人的，走得更遠，更少腿部疲勞。

感興趣的可以點擊原文查看：

https://techcrunch.com/2019/08/15/these-robo-shorts-are-the-precursor-to-a-true-soft-exoskeleton/

狗型機器人正在誕生，將協助警察，軍隊和安保人員

如果你將Apple的Siri和亞馬遜的Alexa與Boston Dynamic的四頭機器人結合起來，你會得到什麼？你會得到「Astro」，四足視聽智能機器人。

來自佛羅里達大西洋大學機器感知和認知機器人實驗室（MPCR）的科學家在正在研發一個獨一無二的狗型機器人，它將擁有3D列印的，類似杜賓犬的頭部，和（計算機化的）大腦。

這款100磅重的「訓練中的小狗」可回應「坐下」，「站立」和「躺下」等簡單命令，也能夠在粗糙的地形中進行導航並應對危險情況，以防止人類和動物受到傷害。

Astro將配備十幾個感測器，內含光學，聲音，氣體甚至雷達等信息，使用經驗資料庫快速查看和搜索資料庫中的數千個面孔，聞到空氣以檢測異物，聽到並響應落在人類聽覺範圍之外的遇險呼叫，並快速做出決定。

作為一名信息偵察員，Astro的主要任務將包括檢測槍支，爆炸物和槍支殘留物，以協助警察，軍隊和安保人員。他還可以視力障礙者提供服務，或提供醫療診斷監測。MPCR團隊還在培訓Astro參與颶風檢測和軍事演習等。

感興趣的可以點擊原文查看：

https://techxplore.com/news/2019-08-astro-robot-dog.html

用碳納米管纖維線給心臟搭橋，恢復受損心臟的導電性

萊斯大學和德克薩斯心臟研究所的正在合作開發一種方法，將碳納米管纖維用作電橋，以恢復受損心臟的導電性。

德克薩斯心臟研究所（THI）的科學家報告說，他們使用萊斯大學發明的碳納米管纖維進行的研究表明，將這些纖維直接縫合到受損組織中，可以恢復心臟的電功能。由碳納米管製成的薄而柔韌的纖維現已證明能夠橋接受損的心臟組織並提供保持心臟跳動所需的電信號。

研究者表示，這種方法實際上是通過創建一個橋樑來繞過心臟損傷的傷口區域，來糾正心臟最大的主要泵房的病變傳導。實驗表明，這種將末端剝離作為電極的無毒聚合物塗層纖維，在大型臨床前模型和嚙齒動物的數月的測試中，都顯示可以有效恢復心臟的電功能，無論初始傳導是否減慢，切斷或被阻塞。並且，無論是否有起搏器，這些纖維都能達到目的。

「目前沒有技術可以治療導致猝死的第一大原因——室性心律失常，」研究者說。「這種心律失常是由心臟下腔室的脈衝組織紊亂引起的，並且在心臟病發作後。患者或因充血性心力衰竭或擴張型心肌病等其他疾病引起的疤痕心臟組織治療時難以治療。」

因為心臟在不斷地搏動和移動，因此使用在心臟上的材料需要非常強的柔韌性；同時，良好的界面接觸對於拾取和傳遞電信號也至關重要。

過去，必須結合多種材料才能獲得這兩種特性，而這些碳納米管可以直接通過設計實現這兩個特性，大大簡化了設備結構，降低了因為材料塗層造成的長期失效風險。

儘管目前有許多有效的抗心律失常藥物，但在心臟病發作後患者常常被禁止使用這些藥物。在治療上，只有傳導才能真正解決問題。碳納米管纖維不僅具有金屬的導電性能，並且足夠靈活，可以精準地將能量傳遞到受損心臟的特定區域。

感興趣的可以點擊原文查看：

https://news.rice.edu/2019/08/13/damaged-hearts-rewired-with-nanotube-fibers-2/

金屬玻璃生物材料有望改變未來的植入型醫療器械

人造關節、血管支架等植入型醫療器械對於患者來說非常重要，但目前的植入材料存在一定的風險。例如，瓣膜和支架可引起炎症反應，導致凝血，置換的關節有鬆動的可能，並需要更換；更重要的是，任何植入物都可能導致感染。

在醫療植入材料的研發中，材料的效用、持久性等優缺點一直是難以權衡的問題。在耶魯大學工程學院的病理學和生物醫學工程合作中，研究人員正在研究一種名為金屬玻璃的生物材料，這種材料可以為未來植入的醫療設備以及許多其他工程對象改變這種困境。

金屬玻璃是一種灰色、柔韌的與普通金屬相似的材料，但它比鋼更堅固，具有無毒、耐腐蝕、耐磨和彈性好、可塑性強的特點。因此，這種材料非常適合作為植入物置於人體內。

研究人員發現，鉑基（platinum-based）金屬玻璃在廚房烤箱可加熱達到的溫度下，就可以軟化成冷藏後的蜂蜜一般的稠度和柔軟度，從而可以進行變形、塑造等工序。

這種材料對哺乳動物細胞基本無害，但具有抗菌性，因此它們可以被用於人造關節、手術器械或者醫院門把手上的抗菌塗層。除此以外，金屬玻璃在植入體內後，還可以發揮類似藥物的作用。研究人員發現，通過在金屬玻璃表面上模塑特定圖案，就有可能操縱細胞與植入材料對抗的行為，從而減輕炎症。

同時，研究人員可以對金屬玻璃的表面進行改造，比如讓其表面納米化，或者形成多孔狀，並且金屬玻璃還可以被製成雨骨骼密度相似的堅固的輕質泡沫。這樣一來，金屬玻璃將有可能成功替代目前的冠狀動脈支架以及整形外科的植入物。

感興趣的可以點擊原文查看：

https://medicine.yale.edu/news/yale-medicine-magazine/scratching-the-surface-metallic-glass-implants/

海外高校

新南威爾士大學研究：電動船可能是小島浮動電池

在發達國家，人們只需按一下開關，燈光就可以再次照亮周圍。但在印度尼西亞的大部分偏遠島嶼上，獲取電力既不簡單也不方便。

為了找到能夠持續為島嶼供電的解決方案，澳大利亞悉尼新南威爾士大學的研究人員創造了一種理論上將電動船變成小型可再生電源的演算法。

研究人員在實驗室中用微電網測試了演算法，使用四個連接在24V電池組中的6伏凝膠電池作為船的替身。他們發現，該演算法可以足夠可靠地管理電力流，以允許電動船在旅行後直接為電網提供高峰負荷支持。

為了實現這種方法，他們需要一艘帶有自己的光伏系統的電動船，當船漂泊時，它將為船的電池充電。然後，當船停靠時，它可以作為一個小型發電廠，為島上的家庭提供電力。

隨著演算法的優化，船主可以更好地管理甚至銷售自己的電源。如果印度尼西亞遭受自然災害，那些供電的微電網可能會遭到破壞。即使印度尼西亞廣泛通電的島嶼也可能受到影響。通過這種新方法，印度尼西亞政府也可以使用這種船運送物資並提供電力。

新方法將無人機用於醫療，比救護車更快

無人機已被用於輸送醫療藥品。最近，伊拉克和澳大利亞的研究人員開發了另一種在醫療中使用無人機的方法 -用於檢測老年人摔倒，然後提供急救。

南澳大利亞大學教授Javaan Chahl、工程師Ali Al-Naji和伊拉克的中部技術大學的工程師們開發了一個可穿戴裝置以收集心跳和加速數據，並用一個演算法判別摔倒情況。這個跌倒檢測裝置（fall detection device, 簡稱FDD）由微控制器和兩個生物感測器（用於測心率和加速度）組成，配備了GPS定位,用GSM通訊裝置將定位信息傳遞到智能手機。

他們選擇了五名志願者作為假患者測試他們的FDD。當FDD警告摔倒時，護理人員使用智能手機選擇通往假病人的路徑，用在無人機裝急救箱並將其送走。他們同時向救護車發出警報，並計算出無人機和救護車所需的時間到達假病人的位置。據計算無人機平均比救護車節省時間105秒到達預定位置。

現在，該團隊計劃致力於延長FDD的電池壽命並改進系統，以便將無人機完全自動化。研究人員表示它最終可能比救護車快三倍，可以更及時地挽救患者。

感興趣的可以點擊原文查看：

https://spectrum.ieee.org/the-human-os/biomedical/devices/drone-vs-ambulance-drone-wins

看完今天的技術前沿洞察，你對哪條印象最深刻？歡迎留言討論！更多前沿技術，歡迎點擊矽谷洞察此前文章：

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！