紐約州立大學賓漢姆頓大學的研究人員開發(fā)出符合皮膚的皮膚電子設備，可以為用戶提供長期，高性能的實時傷口監(jiān)測。“我們最終希望這些傳感器和工程成就可以幫助推進醫(yī)療保健應用，并在疾病進展，傷口護理，一般健康，健身監(jiān)測等方面提供更好的定量理解，”賓厄姆頓大學博士生Matthew Brown說。

圖片來源：Matthew Brown

生物傳感器是一種分析裝置，它將生物成分與物理化學檢測器結合起來，觀察和分析化學物質及其在體內(nèi)的反應。傳統(tǒng)的生物傳感器技術雖然在醫(yī)學領域取得了巨大進步，但仍然存在克服和改進的局限性，以增強其功能。賓厄姆頓大學親密生物綜合生物傳感器實驗室的研究人員開發(fā)了一種皮膚啟發(fā)的開放式網(wǎng)狀機電傳感器，能夠監(jiān)測皮膚上的乳酸和氧氣。

該團隊希望未來的研究能夠利用這種皮膚靈感的傳感器設計來整合更多的生物標記物，并創(chuàng)造更多的多功能傳感器來幫助傷口愈合。他們希望看到這些傳感器被開發(fā)并入內(nèi)部器官，以增加對影響這些器官和人體的疾病的認識。

超級快充鋰離子電池

2019年4月16日，倫斯勒理工學院在《Nature Communications》上發(fā)表的一項研究稱，能制造出可以在幾分鐘內(nèi)充滿電并仍保持高容量的鋰離子電池。這一發(fā)現(xiàn)有望改善消費電子產(chǎn)品、太陽能電網(wǎng)和電動汽車電池的性能。

圖片來源：倫斯勒理工學院

這一研究從傳統(tǒng)鋰離子電池的電極材料入手，用二硫化釩(VS2)取代鈷氧化物提高了性能。該材料擁有更高的能量密度，且導電性很強，從而擁有更快的充電速度。但也有一個非常大的挑戰(zhàn)——不穩(wěn)定性。

倫斯勒研究人員不僅確定了這種不穩(wěn)定性發(fā)生的原因，而且還開發(fā)了一種對抗這種不穩(wěn)定性的方法。團隊人員表示，鋰的插入導致了釩原子間距的不對稱，即所謂的佩爾斯畸變(Peierls畸變)，這是導致VS2薄片破裂的原因。發(fā)現(xiàn)在薄片上覆蓋一層納米二硫化鈦涂層(TiS2)（一種不會使Peierls變形的材料）可以穩(wěn)定VS2薄片，并改善它們在電池中的性能。

倫斯勒大學機械、航空航天和核工程教授、論文通訊作者Nikhil Koratkar認為，這一發(fā)現(xiàn)在改善汽車、便攜式電子產(chǎn)品的電池以及太陽能存儲方面有多種應用，不僅高容量是很重要的，而且提高充電速度也很有吸引力。

3D打印的柔性電路

近日，德國漢堡大學與德國電子同步加速器研究所（DESY）的合作開發(fā)了一項適合3D打印技術的工藝，它可以用于制造透明并具有機械柔性的電子電路。這些電子器件由銀納米線網(wǎng)絡組成，這些銀納米線可以懸浮地打印，并嵌入到各種柔性和透明塑料（聚合物）中。

2019年4月23日，漢堡大學托姆克·格勒（Tomke Glier）以及她的同事們在《Scientific Report》期刊上的報道稱：這項技術可以開啟新的應用，例如打印發(fā)光二極管、太陽能電池或者具有集成電路的工具。目前，研究人員們正在演示他們的工藝在制造柔性電容以及其他產(chǎn)品方面的潛力。

在這篇論文中，研究人員們制造了一個柔性電容。格勒解釋道：“在實驗室中，我們展開了分層工藝中的單獨工作步驟，但是實際上他們之后會被完全轉移至3D打印機。”

低成本自動駕駛

美國康奈爾大學的科研人員通過在車輛風擋兩側的兩部低成本照相機實現(xiàn)了一種更簡單的物體探測方法，可用于自動駕駛車輛，探測精度可接近激光雷達(LiDAR)，但成本要低得多。研究人員發(fā)現(xiàn)通過分析鳥瞰圖而不是正視圖可以將物體的探測準確度提高3倍以上，從而可以使立體相機成為LiDARC的低成本替代方案。

LiDAR傳感器使用激光測量物體的距離，從而創(chuàng)建車輛周圍環(huán)境的3D點圖。而立體攝像機像人眼一樣，依靠兩個視角來建立景深，一直被認為不夠精確?？的螤柕目蒲腥藛T仔細研究了立體相機的數(shù)據(jù)，驚奇地發(fā)現(xiàn)，他們的信息與LiDAR一樣精確。對于大多數(shù)自動駕駛汽車，由相機或傳感器獲得數(shù)據(jù)通常使用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡進行分析，這些卷積網(wǎng)絡非常善于在標準的彩色照片中識別物體，但當信息只來自于前向視角時，會在3D信息上產(chǎn)生扭曲，但切換到鳥瞰視角時精度可以提高3倍。

研究人員稱利用該方法，立體相機可作為低成本自動駕駛車輛物體識別的主要手段，或作為配置LiDAR的高端車輛的備份手段。該研究得到了美國國家科學基金、美國海軍研究辦公室、以及比爾和梅琳達蓋茨基金的資助。

身體內(nèi)的自主導航機器人

波士頓兒童醫(yī)院的生物工程師在《科學·機器人學》雜志上發(fā)表報告稱，他們研發(fā)出一種可以在跳動心臟周圍自主導航的微型醫(yī)療機器人，從而能幫助外科醫(yī)生完成復雜的心臟手術。

論文作者之一的美國波士頓兒童醫(yī)院兒科心臟生物工程主任皮埃爾·杜邦說，這是他所知的首個可在體內(nèi)自主導航找到目標位置的醫(yī)療機器人。機器導管能在充滿血液的跳動心臟中抵達毫米級的目標，表現(xiàn)相當出色。

圖片來源：ScienceRobotics

這個機器人裝有觸覺傳感器，頂端裝有微型相機，還可像昆蟲觸角或老鼠胡須一樣不斷“取樣”，可利用機器學習和圖像處理技術，在“陌生”的黑暗環(huán)境中識別所接觸的組織類型、所處位置，判斷行進方向。

研究人員說，這種機器人有助于緩解醫(yī)生疲勞，讓醫(yī)生把精力放在更復雜的手術操作上。研究人員希望，未來開展全球合作，匯集數(shù)據(jù)，不斷對算法進行訓練，使醫(yī)療機器人變得更加聰明。

更懂你的假肢

弗吉尼亞理工大學的團隊前不久已經(jīng)采用將電子傳感器與個性化3D打印假肢相結合的方式帶來更實惠的電動假肢。隨著增材制造的增長，可以從開源數(shù)據(jù)庫中找到的模型進行3D打印。但這些模型缺乏個性化的電子用戶界面

該大學的研究人員表示，通過在假肢和佩戴者組織之間的交叉處集成電子傳感器，他們可以收集與假肢功能和舒適度相關的信息，例如穿戴者組織的壓力，這可以幫助改善這些類型假肢的進一步升級。

圖片來源：journals.plos.org

為了開發(fā)與電子傳感器集成的假肢，研究人員開始使用3D掃描數(shù)據(jù)，在這種情況下是青少年肢體的模型就是一個例子。然后他們使用3D掃描數(shù)據(jù)，利用共形3D打印技術將傳感器集成到假體的合身腔體中。

人工智能訓練小提琴手

一篇發(fā)表在《Frontiers in Psychology》中的論文稱，能夠非常精準的捕捉小提琴手的演奏動作和手勢細節(jié)。

該系統(tǒng)由西班牙龐培法布拉大學的科學家創(chuàng)建，使用手勢識別Myo臂章訓練系統(tǒng)，以追蹤專業(yè)小提琴手的右臂動作，因為其使用了Détaché、Martelé、Spiccato、Ricochet、Sautillé、Staccato和Bariolage等弓法。此外演奏的音頻將同時被錄制。

基于機器學習的算法將手臂運動與相應的音頻進行比較，確定在每種弓法中哪些運動產(chǎn)生哪些聲音。當系統(tǒng)隨后負責識別小提琴手正在使用的弓法時，其準確率超過94％。

現(xiàn)在研究人員希望，一旦進一步發(fā)展，該技術可用于為學生提供實時反饋，向他們展示他們的持琴姿勢與專業(yè)人員有何不同。