目的:设计桡骨远端骨折夹板压力读取系统,以实现对夹板固定压力的实时监测.方法:该系统硬件由主控单元、压力温度采集单元和电源管理单元组成.其中,主控单元采用STC15系列的单片机作为主控芯片,压力温度采集单元选用FSR400薄膜型压力传感器和DS18B20数字温度测量芯片.系统软件采用C语言编写.在固定带上分别以与柳木夹板和3D打印夹板呈90°、60°、30°的方向施加载荷,负载总质量从600 g增加至1 200 g.采用该系统测试夹板承受的压力大小及分布情况,每次测试重复6次.结果:该系统能够实时采集夹板的压力数值,并能通过显示屏显示.固定带分别与柳木夹板、3D打印夹板呈90°、60°、30°时,不同载荷下各传感器的最大压力均出现在固定带与夹板边缘连接处,夹板中间部分受到的压力相对较小.固定带在与柳木夹板呈90°、载荷1 200g时柳木夹板承受的压力最大,为(239.17±4.49)g;固定带在与柳木夹板呈60°、载荷600g时柳木夹板承受的压力最小,为(89.83±17.38)g.固定带在与3D打印夹板呈90°、载荷1 100g时3D打印夹板承受的压力最大,为(177.67±21.77)g;固定带在与3D打印夹板呈30°、载荷600g时3D打印夹板承受的压力最小,为(66.50±3.02)g.结论:该系统可及时读取夹板不同载荷、不同角度下受到的压力,且与柳木夹板相比,3D打印夹板上的压力分布更均匀.该研究可为临床夹板固定定量化治疗提供理论依据.

目的:针对三自由度载人离心机系统结构复杂、转动惯量高等特点,探讨其在弹性边界下的模态测试方法.方法:以三自由度载人离心机为测试对象,参照GJB 2706A-2008《航天器模态试验方法》和GB/T 11349.3-1992《机械导纳的试验确定 冲击激励法》在离心机弹性边界下使用力锤作为激励源开展模态测试.每个激励位置锤击4次,对4次锤击数据进行线性平均计算后得出结果.利用三自由度加速度传感器、64通道数据采集仪收集数据,基于Test.Lab模态测试分析软件,采用频率响应函数对模态数据进行分析.结果:激励信号在30 Hz频段内相干系数不低于0.8;系统前3阶固有频率分别为9.15、15.66、19.22 Hz,均为扭转振型;在Z18和Z21激励位置下,系统一阶频率均为9.15 Hz左右,二阶和三阶频率也一致.结论:力锤测试法可用于三自由度载人离心机的模态测试,能够保障设备运行的安全性、提高受试者的舒适性,对指导后续的结构优化设计具有借鉴意义.

综述了防护牙托、牙齿传感器、可穿戴式肌电图设备、奶嘴式可穿戴设备、舌设备等口腔可穿戴设备的研究进展,分析了口腔可穿戴设备的优缺点,提出了目前口腔可穿戴设备发展面临的挑战,指出了建立统一有效的标准诊断数据系统、提高设备的舒适感和隐蔽性、发展材料及工艺、实现集-诊-疗的智能统一是未来口腔可穿戴设备的发展趋势.

目的:为实现更好的颈椎健康监测与颈椎病预防效果,设计一种嵌入式颈椎健康智能系统.方法:该系统主要由移动便携监测终端、云端服务器、微信小程序三大部分组成.移动便携监测终端主要由数据采集模块、数据处理模块、物联网通信模块三大模块组成,其中数据采集模块选用JY901-S作为主要数据传感器;数据处理模块通过动作分类模型对头部动作进行分类识别,选用STM32F4作为主控芯片、国产RT-Thread作为嵌入式操作系统;物联网通信模块选用乐鑫ESP32-C3系列Wi-Fi蓝牙双模模块.云端服务器选用Linux+Nginx+uWSGI作为Web服务器架构,通过MySQL数据库存储用户数据,并利用颈椎健康评估模型评估用户颈椎健康状态.微信小程序采用WXML+WXSS+WXS开发.结果:该系统基本能够实现颈椎健康状态监测和运动指导功能,且对人体头部动作分类识别的平均准确率为90％以上,对颈部关节活动度的测量精度为±1°,整体性能较好.结论:该系统能有效帮助用户建立并维持规律的颈椎健康运动行为,可为医院等机构提供关键可靠的康复运动治疗方案与康复护理数据支撑.

2022-2035年是上海建设成为更可持续韧性生态之城的关键发展期,面对当前复杂、严峻的自然灾害形势,城市综合防灾减灾任务更加艰巨.城市治理的"最后一公里"就在社区,为进一步夯实基层自然灾害应对韧性,提升防灾减灾能力,加强社区自然灾害综合监测预警网络研究,通过分析上海市社区自然灾害特点,提出一种综合监测预警的方法和网络,通过若干物联感知传感器持续监测和智能终端分析研判的密切配合,以实现对社区灾情态势、社区灾害风险完成实时的评估和预警.经过在典型社区中的实践验证,该系统初步实现了数据监测、风险研判、预报预警等功能,提升了社区防灾减灾和应急管理能力水平.

金黄色葡萄球菌(金葡菌)是常见人类致病菌之一,给人类生命健康造成极大威胁.因此,快速准确地检测金葡菌具有重要意义.传统金葡菌检测方法耗时长、成本较高、且需经专业人员进行复杂操作.为有效节约时间和成本,使用快速、灵敏且特异的便携式设备检测金葡菌是未来发展趋势.近些年,基于生物传感器的检测方法因其具有快速和可现场检测等优点,已逐步应用于金葡菌检测中.本文对基于不同信号传导方式(电化学、光学和质量)检测金葡菌的生物传感器进行综述,并展望了其发展趋势.

生物传感器是一种对生物物质敏感并将可观察的生化反应转变为可测量的物理量的仪器.生物传感器由分子识别元件(抗体、适配体、蛋白质等)、转换元件(氧电极、光敏管等)和信号放大装置组成.待测物质经扩散作用进入分子识别元件,由其识别并发生生物学反应,产生的信息由转换元件转换成可量化和可处理的声、光、电等信号,再经信号放大装置放大并输出,从而得到待测物浓度.生物传感器由传感器检测原理可分为热敏生物传感器、压电生物传感器、光学生物传感器、介体生物传感器等,在食品检测、环境污染、临床诊断、药物发现等方面有广泛的应用.表面离子共振(surface plasmon resonance,SPR)物传感器是一种光学生物传感器,具有无需标记、高选择性、高灵敏度、简易、可靠、低成本、实时响应等优点,广泛应用于抗生素、细菌、病毒、生物毒素、重金属、蛋白、核酸等快速检测.本综述作者对SPR的原理、检测形式和近年来快速检测的应用进行总结,期望能为相关研究提供参考.

针对当前皮肤病辅助诊断中生物医学特征建模规模较小且耗费巨大人工成本,而患者疾病特征的时间序列同样无法准确描述等难点,本研究运用融合文本分类算法,融合常用的文本分类模型TextLSTM、TextCNN、RCNN得到皮肤疾病辅助诊疗模型(TLNN模型),通过提取图像传感器医学特征向量化后进行预处理减少焦块数量以及消除偏差较大的特征信息,提高决策数据精度.在ISIC2018和PH2数据集进行对照实验,TLNN模型的准确率为72.36%,高于其余3种文本分类模型.在与医生主观诊断对比实验中,模型诊断准确率为92%,接近于医生94%的平均准确率,而有效诊断效率(1.17 min/例)明显高于医生人工诊断(4.57 min/例),整体效率提升幅度达290%,结果表明对比传统人工诊断,融合文本分类算法模型能以更短时间获得精确的诊断.TLNN模型可以应用于疾病诊断,辅助医生医疗决策,为患者提供优质便捷的智能诊疗服务.

目的 肩关节脱位是外科常见疾病之一,病情易发且患者多以男性青壮年为主,因临床康复过程中无法及时跟进康复进程,病情复发率高,导致康复效果差,为解决此问题,本文设计了一款可监测肩关节脱位状况且具有电刺激功能的肩托马甲.方法 主体采用氯丁橡胶材料,首先对受试者量体裁制肩托马甲,并对肩托进行优化;然后使用霍尔传感器和可视化元件,设计了一种直观显示肩关节脱位位置的监测电路,通过使用555定时器,设计了配合监测电路的电刺激电路,通过电刺激片输出脉冲电刺激;编写误触判断程序,通过微处理器对误触进行剔除.结果 肩托马甲使受试者肩关节活动限制在相对安全范围内,有明显康复矫形效果.监测电路通过4个监测点位实时监测肩关节位置,并通过相对应位置的可视化元件显示,敏感度高,可重复性好;电刺激模块可配合监测电路,输出电压4.3 V,频率44 Hz低频脉冲;微处理器通过引脚触发时长可以对误触信号进行剔除.结论 实时监测肩关节脱位的电刺激肩托马甲实现了柔性支撑,通过集成霍尔传感器和电刺激装置,初步形成肩关节康复由评估到调整的康复闭环,设计合理可行,增强了康复效率,形成一个连续的、动态的康复过程,为临床及时跟进康复进程提供帮助.

COVID-19是由新型冠状病毒(SARS-CoV-2)引起的一种呼吸系统新发传染病，SARS-CoV-2的暴发、流行和变异已在世界范围内造成大量人员死亡和社会恐慌，严重影响公共卫生安全，研制特异性和灵敏性高的实时、快速和可用于床旁检测的设备及方法对于COVID-19预防和控制具有重要价值。同时，准确掌握经空气传播病原微生物产生的生物气溶胶的行为学特征，对于科学制定疫情防控政策也至关重要。生物传感器是一种能将生物分子反应信号转换成可检测的物理化学信号的分析装置，已越来越多地应用于病原微生物检测与分析领域，基于常规检测方法(包括菌落计数、免疫学检测、分子生物学检测等)的生物传感器，存在耗费时间和人力、操作复杂等缺点，基于纳米材料的生物传感器的出现使其应用更加便携，并能满足现场快速检测需求。本文拟就生物传感器检测的病原种类、检测方法、最新进展及纳米生物传感器在经空气传播病原微生物监测中的应用前景进行综述。