我國科學(xué)家設(shè)計(jì)出兼具加速傷口愈合和靈敏人機(jī)交互的高性能可穿戴柔性傳感器

北京化工大學(xué)等科研團(tuán)隊(duì)開發(fā)出可愈合高性能表皮傳感器。研究成果發(fā)表在Advanced Functional Materials期 刊（Volume 32, Issue 47，November 17, 2022），論文標(biāo)題 為“Flexible Accelerated-Wound-Healing Antibacterial MXene-Based Epidermic Sensor for Intelligent Wearable Human-Machine Interaction”。

導(dǎo)電水凝膠制成的柔性表皮傳感器在個(gè)性化醫(yī)療、多功能電子皮膚和人機(jī)界面等領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用。但是，在可穿戴人機(jī)交互的高性能醫(yī)療（尤其是電生理信號）傳感以及后續(xù)醫(yī)療的加速傷口愈合方面，同時(shí)具有可靠自愈能力和卓越傳感性能的導(dǎo)電水凝膠表皮傳感器仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。該研究將用抗菌銀納米顆粒修飾的MXene（AgNPs/MXene）納米片引入瓜爾豆膠（GG）和苯硼酸接枝海藻酸鈉（Alg-PBA）的聚合物網(wǎng)絡(luò)中，制備出MXene基水凝膠，然后將MXene基水凝膠組裝成柔性表皮傳感器。該傳感器可以靈敏地監(jiān)測人體活動(dòng)和微小的電生理信號，為康復(fù)訓(xùn)練以及心血管和肌肉相關(guān)疾病提供重要的臨床信息，具有優(yōu)異的傳感性能。此外，MXene基水凝膠能夠直接注射到傷口部位，加速傷口愈合，具有優(yōu)異的自愈能力，強(qiáng)大的可注射性和可靠的抗菌性。

該研究提出的兼具加速傷口愈合和靈敏人機(jī)交互的高性能可穿戴柔性傳感器，為進(jìn)一步與其他生物醫(yī)學(xué)技術(shù)集成來改善人類健康提供了新思路。

俄羅斯科學(xué)家用3D技術(shù)打印出測量血液膽固醇的傳感器

俄羅斯烏拉爾聯(lián)邦大學(xué)（UrFU）的研究人員制作了一種用于測量血液膽固醇水平的全新傳感器設(shè)備。該系統(tǒng)不使用蛋白質(zhì)化合物（一種酶），而是用氯化銅（一種無機(jī)類似物）取代，這使得更經(jīng)濟(jì)地制造膽固醇測量儀成為可能，并提高了血液檢測的速度、便利性和可及性。

這項(xiàng)新技術(shù)只需要少量的血液來檢測膽固醇水平。血液被放入一個(gè)含有乙腈中的氯化銅溶液的分析芯片中，該芯片包括一個(gè)電極，該電極與一個(gè)提供分析結(jié)果的伏安分析器相耦合。這種新的芯片分析膽固醇水平的方法還有一個(gè)好處，那就是包括帶有分子印記的聚合物的磁性納米粒子，可以選擇性地吸收膽固醇，同時(shí)過濾掉血液中對血液成分很重要的其他物質(zhì)。

集成了該系統(tǒng)所有元素的微流控芯片是在一臺(tái)3D打印機(jī)上打印出來的，這也促進(jìn)了該設(shè)備的生產(chǎn)過程更加快速。科學(xué)家們進(jìn)行的第一次測試是在模仿血清的模型溶液上，下一階段工作將在真實(shí)的血液樣本上測試該系統(tǒng)。

中科院海洋所研制出首套深海多通道拉曼光譜探測系統(tǒng)

中國科學(xué)院海洋研究所研制出國際首套深海多通道拉曼光譜探測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了冷泉噴口流體、天然氣水合物動(dòng)力學(xué)過程、冷泉生物群落的長期原位觀測與現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，并在我國南海冷泉區(qū)域構(gòu)建首套深海原位光譜實(shí)驗(yàn)室。相關(guān)研究成果以Development and deployment of lander-based multichannel Raman spectroscopy for in-situ long-term experiments in extreme deepsea environment為題，發(fā)表在Deep-Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers上（Volume 190, December 2022, 103890）。

科研團(tuán)隊(duì)前期研發(fā)的探針式深海激光拉曼光譜探測系統(tǒng)已常態(tài)化應(yīng)用到深海沉積物孔隙水、冷泉和熱液噴口流體、化能合成生物群落內(nèi)部流體、天然氣水合物以及冷泉和熱液噴口系統(tǒng)附近巖石礦物的原位探測與定量分析。然而，隨著深海熱液和冷泉系統(tǒng)研究的深入，科學(xué)家逐漸認(rèn)識(shí)到深海熱液或冷泉系統(tǒng)是有機(jī)統(tǒng)一的整體，冷泉和熱液活動(dòng)在時(shí)間和空間上均具有強(qiáng)烈的不均勻性。已有的深海原位拉曼光譜儀的探測是短期瞬時(shí)且相對獨(dú)立的，難以捕捉冷泉和熱液系統(tǒng)等高動(dòng)態(tài)和非均勻環(huán)境中不同目標(biāo)之間的動(dòng)態(tài)規(guī)律和潛在聯(lián)系。

為此，研究人員研制了國際上首套深海多通道拉曼光譜探測系統(tǒng)（Multichannel Raman insertion probes system，Multi-RiPs），研發(fā)了光路切換技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了主要光學(xué)器件（如激光器、光譜儀、光電傳感器等）的分時(shí)復(fù)用，結(jié)合系列化拉曼光譜探針，實(shí)現(xiàn)了深海熱液、冷泉系統(tǒng)中流體、固體、氣體等不同相態(tài)目標(biāo)物的長期原位監(jiān)測。

為了明確甲烷在深海冷泉噴口附近的轉(zhuǎn)換通道以及冷泉區(qū)域的甲烷釋放通量，研究團(tuán)隊(duì)使用深海多通道拉曼光譜探測系統(tǒng)搭載深海坐底長期觀測系 統(tǒng)（Long-term ocean observation platform，LOOP）于2020年、2021年、2022年布放于我國南海北部的臺(tái)西南冷泉區(qū)域，實(shí)現(xiàn)了冷泉噴口流體中主要成分、天然氣水合物與深海環(huán)境的耦合變化過程、冷泉生物群落內(nèi)部甲烷氧化過程的長期原位探測與現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，建設(shè)了國際首套深海原位光譜實(shí)驗(yàn)室，并在深海冷泉、熱液等區(qū)域常態(tài)化運(yùn)行。

研究工作得到國家自然科學(xué)基金、山東省自然科學(xué)基金、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)等的支持。

中國科大利用毫米波雷達(dá)實(shí)現(xiàn)非接觸心電圖實(shí)時(shí)監(jiān)測

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)吳曼青院士團(tuán)隊(duì)陳彥教授、孫啟彬研究員等人在無線人體感知研究中取得重要進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了基于毫米波雷達(dá)的非接觸人體心電圖實(shí)時(shí)監(jiān)測，突破了百余年來心電圖僅能通過接觸式傳感器獲取的局限。相關(guān)研究成果以“Contactless Electrocardiogram Monitoring with Millimeter Wave Radar”為題發(fā)表于IEEE Transactions on Mobile Computing，并于11月28日被IEEE（國際電氣與電子工程師協(xié)會(huì)）旗艦出版物IEEE Spectrum特別報(bào)道。

該團(tuán)隊(duì)聚焦于當(dāng)前公共健康領(lǐng)域的痛點(diǎn)問題，研究非接觸式心電圖監(jiān)測技術(shù)以突破傳統(tǒng)心電圖監(jiān)測接觸式測量的應(yīng)用瓶頸。陳彥等人利用心臟電活動(dòng)與機(jī)械活動(dòng)是心臟活動(dòng)同源不同表征的特性，使用毫米波雷達(dá)以非接觸形式測量體表的心臟機(jī)械活動(dòng)，提取四維心臟機(jī)械活動(dòng)信號。該團(tuán)隊(duì)隨后利用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對心臟機(jī)械活動(dòng)與電活動(dòng)之間的非線性映射關(guān)系建模，最終還原出心電波形。

陳彥介紹：“新方法中，被測者不需要佩戴電極，也不需要去除衣物，可以無感的方式完成心電圖監(jiān)測?！痹谘芯恐?，研究人員在0.5米非接觸感知距離、不同生理狀態(tài)和人體相對靜止躺姿約束的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)下，對35個(gè)實(shí)驗(yàn)對象實(shí)現(xiàn)了非接觸心電圖監(jiān)測。

與傳統(tǒng)心電圖相比，非接觸式心電圖實(shí)現(xiàn)了時(shí)間中位數(shù)精度小于14毫秒、形態(tài)中位數(shù)精度大于90%的監(jiān)測性能。此外，該方法的監(jiān)測結(jié)果支持對心血管疾病診斷中的關(guān)鍵指標(biāo)——心跳間期的穩(wěn)定監(jiān)測，其誤差在9毫秒以內(nèi)。該指標(biāo)對心律失常、心肌梗死等疾病具有重要的診斷價(jià)值。

研究團(tuán)隊(duì)目前正在與相關(guān)醫(yī)院進(jìn)行合作，一旦獲得臨床認(rèn)可，該技術(shù)將為心律失常、心肌梗死等疾病的日常監(jiān)測與診斷提供重要的幫助。