Учёные из Университета Тафтса (США) представили прототип гибридного транзистора на основе шёлка. Биологический материал включили в стандартный техпроцесс производства чипов, что обещает сделать его использование массовым. Сочетание кремния и биотехнологий позволяет гибридным электронным цепям реагировать одновременно на электрические и биологические сигналы, открывая путь к датчикам здоровья и нейропроцессорам.

Источник изображения: Tufts University / Silklab

Исследователи давно ищут мостик между живым и неживым, который позволит создавать нейроинтерфейсы между электронными устройствами и живыми организмами. Перспективы подобных решений невозможно переоценить. Нейросети, подобные мозгу процессоры, датчики биологических процессов в организме людей — это многое изменит в жизни людей. Произойдёт это не завтра и не послезавтра, но рано или поздно мир станет совершенно иным.

Подтолкнут ли к этим изменениям только что представленные гибридные транзисторы, или они канут в небытие, мы пока не знаем. Но на данном этапе разработка демонстрирует ряд интересных свойств, например, способность вписаться в современные техпроцессы выпуска микросхем.

Предложенный учёными гибридный процессор в качестве изолятора (очевидно, затвора) использует материал на основе белка фиброина, входящего в состав шёлковых нитей и, например, паутины. Этот белок показал хорошую восприимчивость в процессе регулировки его ионной проводимости электронными импульсами и биомаркерами.

По сути, мы имеем дело с чем-то сильно напоминающим, как работает ячейка памяти ReRAM: насыщение ионами рабочего слоя меняет там сопротивление. Тем самым гибридный транзистор на основе шёлка вполне перекрывает область применения резистивной памяти или мемристора, как назвала его компания HP, и даже выходит за его пределы, поскольку заходит в сферу биологии.

На основе предложенного решения исследователи создали датчик дыхания, чутко реагирующий на влажность. Здоровье человека — это та сфера, которая может стать благодатной почвой для множества перспективных начинаний, и «транзистор из шёлка» вполне может стать одним из них.

Американский стартап Niura разработал наушники-вкладыши для постоянного слежения за здоровьем мозга. Своевременно обнаружить нарушения в работе мозга, например, инсульт, означает спасти человеку здоровье и жизнь. В качестве бонуса технология Niura обещает создать рекомендательный сервис по предложению музыки на основе слежения за настроением пользователя, тем самым оберегая уже душевное здоровье человека.

Источник изображений: Niura

Стартап вырос из личных переживаний его организаторов, ближайшие родственники которых пострадали от поражений головного мозга. Сначала проект был создан на базе Arduino, и лишь затем был реализован в виде компактной платы со сторонами 20 × 12 мм, которая помещается в относительно компактные наушники.

Ключевым элементом устройства являются сухие силиконовые датчики-контакты, которые размещены по периметру наушников. Они обеспечивают достаточно хороший контакт с кожей и, по словам компании, не снижают чувствительность при обильном потоотделении.

Решение Niura простое в использовании и может использоваться постоянно в отличие от обычных датчиков для снятия электроэнцефалограммы (ЭЭГ). Это особенно важно, например, в ходе проведения операций на головном мозге. В обычных условиях ЭЭГ снимается до и после проведения операции, а с помощью наушников Niura это можно делать непосредственно в процессе проведения операции.

Близость внутриушного электрода наушников Niura к слуховой коре головного мозга, которая отвечает за обработку музыки и аудио, обещает раскрыть ещё один потенциал устройства. Наушники смогут различать настроение пользователей, и с помощью рекомендательного ИИ-сервиса будут воспроизводить музыку, соответствующую душевному состоянию.

Данные с наушников передаются в смартфон, где происходит их обработка. На всех этапах происходит шифрование трафика и данных в соответствии с требованиями американских регуляторов. Компания получила ряд предварительных патентов на ключевые технологии и ведёт переговоры с ведущими мировыми брендами о выпуске коммерческой продукции на основе платформы Niura. Самостоятельно этим она заниматься не будет. Будет только предоставлять лицензии.

В журнале Nature вышли две статьи, в которых учёные рассказали о новых методиках трансляции мыслей пациентов с поражениями мозга в речь и эмоции. Преобразование мозговой активности в текст и голосовое общение происходит с помощью алгоритма машинного обучения. Учёным удалось увеличить скорость преобразования почти в четыре раза с 18 слов в минуту до 78. Это ниже среднего для обычного разговора темпа в 160 слов в минуту, но кратно быстрее, чем было до этого.

Источник изображений: Noah Berger/UCSF

Нейродегенеративные заболевания, инсульты или травмы способны лишить человека речи разными способами, но один из них достаточно легко поддаётся исправлению. Современные технологии позволяют создать мостик между здоровыми участками мозга, отвечающими за речь или мысленное произношение, и мышцами, управляющими мимикой и позволяющими говорить. Естественный канал коммуникации между мышцами и мозгом может быть разорван в случае болезни или травмы, и тогда на помощь приходит интерфейс человек-компьютер и обучаемый алгоритм.

В мозг пациента встраивается датчик или несколько датчиков с электродами, входящими в зоны активности мозга человека, ответственные за произношение и речь (хотя учёные пока не до конца понимают, какие это зоны). В одном случае, например, учёные установили на речевую область сенсомоторной коры и на область верхней височной извилины женщины после инсульта 253 электрода. После болезни она не могла говорить и даже печатать.

В течение нескольких недель ИИ обучался на примере произношения пациенткой 1024 слов из специально подобранного словаря. Для упрощения работы алгоритма он разбивал все слова на фонемы, которых было всего 39. Затем словарный запас женщины был расширен до 125 тыс. слов. Машинный алгоритм смог распознавать мысленное произношение женщины с ошибками на уровне 25 %, но со скоростью до 78 слов в минуту.

Алгоритм также научили распознавать эмоции пациентки — горе, радость, удивление. Наконец, используя старую видеозапись женщины, учёные создали её компьютерный образ — аватар — и заставили его транслировать текстовые сообщения в голосовые. По сути, они вернули пациентке возможность разговаривать.

Сегодня подобные процедуры восстановления сопряжены с длительным обучением ИИ и необходимостью быть постоянно подключённым к компьютеру. Учёные из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (UCSF) и Калифорнийского университета в Беркли, которые реализовали представленную методику, теперь работают над беспроводными вариантами транслятора. Когда-нибудь это повысит социальную вовлечённость людей с подобными медицинскими проблемами.

В погоне за здоровым зрением и крепким сном маркетологи, врачи и пациенты бросились рекламировать, прописывать и носить очки с блокирующими синий свет стёклами. Группа учёных из Австралии и Великобритании взялась оценить эту практику на основе свежих научных работ. Оказалось, что нет достоверных данных о пользе синих фильтров для глаз, здоровья и сна пациентов.

Источник изображения: Pixabay

Исследователи из Университета Мельбурна совместно с коллегами из Университета Монаша и Лондонского городского университета подвергли анализу 17 опубликованных исследований из 6 стран, посвящённых использованию очков, блокирующих синий свет. Рандомизированные контролируемые исследования включали от 5 до 156 участников и проводились в течение периода времени от одного дня до пяти недель.

В результате проведенной работы учёные пришли к выводу, что очки, блокирующие синий свет, могут не соответствовать заявлениям рекламодателей и кабинетов оптометрии. Как следствие учёные призывают специалистов и потребителей дважды подумать о выборе очков с фильтрующими стёклами. Как минимум, это будут выброшенные деньги. В опубликованных данных исследователи не нашли убедительных данных о влиянии фильтров синего света в очках на общее состояние глаз, качество сна или зрительную работоспособность.

«Результаты нашего обзора, основанного на современных, наиболее достоверных данных, показывают, что доказательства этих утверждений [о пользе фильтров синего света] неубедительны и неопределенны, — рассказала ведущий автор исследования Лаура Дауни (Laura Downie). — Наши результаты не поддерживают назначение фильтрующих синий свет линз населению в целом. Эти результаты важны для широкого круга заинтересованных сторон, включая специалистов по офтальмологии, пациентов, исследователей и общественность».

Вероятно, для более детального изучения вопроса необходимо провести более длительное и более глубокое исследование, но даже имеющихся данных достаточно, чтобы воспринимать идею фильтрации синего света сомнительной.

«Количество синего света, получаемого нашими глазами от искусственных источников, таких как экраны компьютеров, составляет примерно тысячную долю от того, что мы получаем от естественного дневного света, — поясняют авторы. — Следует также иметь в виду, что линзы, фильтрующие синий свет, обычно отфильтровывают около 10–25 % синего света, в зависимости от конкретного продукта. Для фильтрации большего количества синего света линзы должны иметь явный янтарный оттенок, что существенно повлияет на восприятие цвета».

Исследователи Калифорнийского университета (UC) в Беркли впервые получили музыкальную композицию, воссозданную по сигналам из мозга человека. Пациенты прослушивали трек «Another Brick in the Wall (Part 1)» группы Pink Floyd, а имплантированные в мозг датчики снимали показания. Различение ритма и мелодии в сигналах мозга поможет разработать имплантаты для людей, страдающих нарушениями в области восприятия речи и эмоций и не только.

Источник изображения: Pixabay

Для поиска зон мозга, ответственных за восприятие музыки в широком смысле этого слова, в мозг 29 пациентов были имплантированы по 2268 электродов. Всем им ставили композицию Pink Floyd «Ещё один кирпич в стене», ставшую классикой рока. Параллельно прослушиванию с датчиков снимались показания мозговой активности, которые затем расшифровывали с помощью линейного и нелинейного ИИ-алгоритма.

Что в итоге получилось, можно прослушать в ролике ниже. Ценители Pink Floyd могут прийти в ужас от услышанного. С другой стороны, мозг может служить своеобразным фильтром, придающим композиции новизну и определённую оригинальность. Нельзя исключать, что это, в том числе, приведёт к появлению новых музыкальных находок и даже направлений.

При поиске ориентированных на музыку областей в головном мозге учёные решали другую задачу. Есть большой класс пациентов, страдающих от нарушений в восприятии и воспроизведении речи. В общем случае это называется просодией. Просодия подразумевает невозможность выделить в речи эмоции, ударения, акценты и другие нюансы, что сильно ограничивает страдающих ею в социализации. Считывание мелодии прямо с мозга помогло определить центры, отвечающие за мелодику и ритм. Фактически это путь к преодолению недуга с помощью имплантатов и ИИ-алгоритмов.

Источник изображения: Ludovic Bellier/CC-BY 4.0

Оказалось, что за музыкальную активность мозга отвечают другие отделы, чем те, которые поддерживают речь. Прежде всего — это верхняя височная извилина, а также области в сенсорно-моторной коре и нижней лобной извилине. В этих областях были расположены 347 электродов из 2268, установленных для эксперимента. Это то разрешение, с которым была считана с мозга легендарная композиция Pink Floyd, что наверняка можно улучшить в последующих экспериментах. Интересно, как к этому отнесутся правообладатели?

Группа британских учёных провела первое в своём роде исследование химического состава пыли в воздухе на Международной космической станции. Оказалось, что атмосфера на станции не только далека от стерильности, но также загрязнена сильнее, чем в среднестатистических домах европейцев и американцев.

Источник изображения: Pixabay

Для анализа состояния воздуха на МКС учёные получили вакуумные мешки от пылесосов, с помощью которых экипаж очищает воздушные фильтры в системе вентиляции на станции. Воздух на МКС обновляется до десяти раз в час и вся мелкая пыль, ворсинки, волосы и крошки оседают либо на предметах и стенах станции, либо на фильтрах. Очистку фильтров пылесосами команда проводит примерно раз в неделю. Несколько заполненных пылью вакуумных мешков от пылесосов были доставлены на Землю и один из них отправлен в Бирмингемский университет, на основе изучения содержимого которого учёные опубликовали научную статью.

Оказалось, что концентрация потенциально опасных химических загрязнителей воздуха на МКС может превышать концентрацию пыли на полах в домах в США и Западной Европе. Однако по отдельным видам химических веществ их концентрация в воздухе на станции выше, чем в помещениях на Земле. Работа учёных показала, что к выбору материалов для конструкции станции и изготовления оборудования для неё, а также к материалам для использования в условиях космических жилищ и поселений необходимо относиться с осмотрительностью и дальновидностью. Экипажам и колонистам придётся вдыхать микропластик разной степени агрессивности и предотвратить или минимизировать это можно ещё на этапе проектных работ.

В образцах пыли с МКС обнаружен целый спектр нежелательных и даже опасных для здоровья химических соединений. В частности, полибромированные дифениловые эфиры (ПБДЭ), которые представляют собой относительно новый класс стойких органических загрязнителей окружающей среды. Это вещество придаёт огнеупорность тканям и широко используется при изготовлении негорючих пластмасс. Его концентрация не превысила средних показателей по земным жилищам, но это не отменяет того, что его нахождение в воздухе нежелательно.

Также в образцах пыли с МКС были обнаружены другие огнеупорные присадки, такие как бромированные антипирены и фосфорорганические эфиры. Они широко используются в электрическом и электронном оборудовании, строительной изоляции, обивке для мебели, тканях и пенопласте. Ряд таких химических соединений рассматривается как потенциальные канцерогены и могут быть запрещены для использования в странах ЕС.

Кроме того, в пыли с МКС были обнаружены полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), которые содержатся в углеводородном топливе и выделяются при его сгорании, полихлорированные бифенилы (ПХБ), используемые в строительных и оконных герметиках, и перфторалкильные вещества (ПФАС), которые используются для защиты тканей от пятен. Ряд ПФАС-соединений имеют подтверждённые свойства канцерогенности и были запрещены для использования в развитых странах. Кроме них на МКС выявлены также вещества из категории стойких органических загрязнителей, которые имеют свойство накапливаться в организме с печальными для здоровья человека последствиями.

Повышенная концентрация микропластика в воздухе МКС может быть связана с условиями нахождения в космосе, где радиация может оказывать усиленное воздействие на материалы. Но научных работ на тему ускоренного разрушения популярных материалов и пластиков на борту космических станций ещё не было. Они ещё ждут своих исследователей.

Представьте, что умные часы или фитнесс-браслет смогут управлять вашим метаболизмом, а не просто измерять пульс и подсчитывать количество шагов. Такое кажется невозможным, но поставленный учёными эксперимент показал, что активностью генов в клетках человека можно управлять электрическими импульсами.

Источник изображения: Pixabay

Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zürich) проделали работу, результатом которой может стать использование в будущем носимых устройств для укрепления нашего здоровья, а не только для сбора данных об активности. Учёные представили то, что они назвали «электрогенетическим» интерфейсом. Перспективный интерфейс способен запускать целевые гены по команде в те моменты, когда наш организм будет нуждаться в стимуляции или в коррекции состояния здоровья.

«Носимые электронные устройства играют всё большую роль в получении данных о здоровье человека для проведения персонализированных медицинских вмешательств, — пишут исследователи в опубликованной ими статье. — Однако из-за отсутствия прямого электрогенетического интерфейса, носимые устройства пока не могут напрямую программировать генную терапию. Здесь мы предоставляем недостающее звено».

Как сообщается в статье учёных в журнале Nature Metabolism, эксперимент был поставлен на мышах, больных диабетом 1-го типа. Мышам имплантировали клетки поджелудочной железы человека. Раздражение этих клеток электрическим током по команде с внешнего устройства приводило к принудительной выработке инсулина. С оговорками, но животных фактически избавили от неизлечимой болезни.

Источник изображения: Nature Metabolism

Стимуляция клеток происходит в процессе образования активных форм кислорода — очень активных и «агрессивных» молекул, уровень которых, впрочем, контролировался и не достигал концентрации, после которой молекулы кислорода становятся для организма ядом. Молекулы кислорода напрямую воздействуют на ДНК при делении клеток и могут направлять этот процесс в нужное русло, обеспечивая генную терапию с помощью контролируемых электрических импульсов.

«Мы считаем, что эта технология позволит носимым электронным устройствам напрямую программировать метаболические вмешательства», — пишут исследователи. Очевидно, что такое произойдёт очень и очень нескоро. Но потенциал в этом есть, и он обещает когда-нибудь справиться с генетическими заболеваниями и не только. Например, получить возможность выбрать в меню браслета режим «форсаж» и догнать уходящий поезд.

Исследователи из Института Файнштейна американской медицинской сети Northwell Health впервые обеспечили двойной искусственный обход поражённой нервной системы пациента. Встроенные в головной мозг человека имплантаты вернули подвижность и чувствительность руки. Не обошлось и без помощи искусственного интеллекта.

Источник изображений: Matthew Libassi / Northwell Health’s Feinstein Institutes for Medical Research

При подготовке к операции хирурги с помощью фМРТ провели многочисленные оценки зон головного мозга пациента, чтобы с максимальной точностью определить место размещения имплантатов — чипов, распознающих активность головного мозга в его отдельных областях. Но даже после этого в процессе 15-часовой операции на открытом мозге они консультировались с пациентом для уточнения мест установки датчиков.

Два имплантата считывали «мысли» пациента о желании двигать рукой, а три других принимали сигналы от датчиков на руке и запястье. Фактически врачи запустили два обходных пути для нейросигналов, барьером на пути которых стала травма позвоночника (спинного мозга). Один шунт заставлял руку совершать движения через систему накладных электродов (на позвоночник и предплечье), а другой возвращал в мозг сигналы от датчиков тактильных ощущений. Дальше мозг справлялся сам — связывал одно и другое и выстраивал новые нейронные цепи в головном мозге таким образом, чтобы человек воспринимал движение руки и тактильный отзыв в едином пакете.

По словам хирургов, это первый в истории случай, когда спинной мозг обошли двумя маршрутами. Ранее проводились экспериментальные операции, когда шунт, минуя поражённый спинной мозг, передавал расшифрованные компьютерным алгоритмом желания двигаться в мышцы конечностей. Но обратной связи до сих пор никто не организовывал, чтобы тактильные ощущения возвращались в мозг в обход повреждённых нервных тканей.

Между тем, обратная связь может помочь в восстановлении функций мозга, отвечающих за движения конечностей и их чувствительность. Проще говоря, по мере обучения мозг может научиться обходиться без компьютерных алгоритмов и случай с этим конкретным пациентом Northwell Health это подтвердил. После двойной стимуляции 45-летний парень с парализованными руками и ногами смог частично вернуть чувствительность руки и в два раза увеличил силу её сжатия.

Миллионы пациентов с подобными травмами могут надеяться вернуть подвижность и чувствительность конечностей, что обеспечит им развитие подобных технологий.

Современные технологии не позволяют осуществлять высокоточное дистанционное считывание активности мозга человека. Самым действенным способом по-прежнему остаётся установка электродов на кожу головы или имплантация непосредственно в мозг. Возможно, с этим сможет помочь новый китайский датчик активности мозга, который очень просто устанавливается в ушной канал пациента.

Источник изображений: Nature Communications (2023)

Разработанное группой ученых из китайского Университета Цинхуа устройство получило название SpiralE. Это тонкая многослойная полоска длиной 50 мм и шириной 3 мм. Полоска состоит из двух слоёв полимера с памятью формы, слоя электротермической активации формы и слоя с сенсорами для снятия электроэнцефалограммы.

Для ввода в ушной проход пациента датчик скручивается в плотный жгут. Уже на месте на датчик воздействуют электромагнитным полем, которое вызывает нагрев в его активирующем слое и, как следствие, заставляет полимерные слои с памятью формы распрямляться. Этот процесс приводит к тому, что датчик плотно соприкасается с кожей, и это обеспечивает аккуратное снятие сигналов мозговой активности. При этом каждый раз датчик принимает индивидуальные формы слухового канала, что делает его универсальным. Наконец, он не загораживает слуховой проход и не снижает чувствительность слуха человека, и легко извлекается.

Лабораторные испытания показали, что датчик удобен для длительного ношения и определяет активность мозга с точностью до 95 %. Учёные рассчитывают, что подобный датчик найдёт применение в изучении качества сна пациентов (спать с современными наголовными датчиками то ещё удовольствие), при выявлении эпилепсии и даже для слежения за активностью водителей, о чём они рассказали в своей статье в журнале Nature Communications.

Появление мобильных телефонов сопровождалось страхами о пагубном влиянии их излучения на здоровье. Слухи о том, что от мобильника «варятся мозги» оказались преувеличенными, но точку в вопросе безопасности мобильных телефонов никто так и не поставил. Новое многолетнее исследование показало, что опасность разговоров по мобильному телефону кроется не там, где искали раньше. Главной мишенью для радиоизлучения телефона оказалось сердце.

Источник изображения: Pixabay

Международная группа учёных во главе с профессорами из Южного медицинского университета (Гуанчжоу, Китай) за 12 лет изучила привычки и здоровье 212 046 взрослых в возрасте от 37 до 73 лет, опираясь на данные проекта UK Biobank. Все участники исследования обоих полов не имели гипертонии до начала сбора данных. Иными словами, все они были со здоровой сердечно-сосудистой системой. А потом зазвонил телефон…

Длительность разговора, его частоту, количество звонков в неделю и количество лет пользования мобильными или стационарными телефонами (гарнитурами или громкой связью) участники исследования освещали в опроснике. Пользователем мобильного телефона считался человек, кто хотя бы раз в неделю совершал по нему звонок или принимал вызов. Результат анализа заставляет задуматься. В авторитетном европейском журнале European Heart Journal - Digital Health учёные сообщили, что использование мобильного телефона более 30 минут в неделю увеличивает риск гипертонии в среднем на 12 %.

Именно полчаса в неделю или больше — это тот предел, который отделил людей, оставшихся по истечению 12 лет со здоровым сердцем, и заработавшими повышенное артериальное давление. Исследование учитывало генетическую предрасположенность, расу, пол, возраст и ряд других аспектов. Всё это было не важно. Разница в вероятности возникновения гипертонии была только в количестве минут разговоров в неделю — меньше 30 минут и больше этого времени. И чем больше минут разговоров, тем выше вероятность заполучить этот неприятный недуг, который, в свою очередь, повышает вероятность инсультов и инфарктов и, как следствие, смерти.

«Именно количество минут, проведенных за разговором по мобильному телефону, имеет значение для здоровья сердца, причем большее количество минут означает больший риск, — говорит автор исследования профессор Сяньхуэй Цинь (Xianhui Qin) из Южного медицинского университета (Гуанчжоу, Китай). — Годы пользования телефоном или использование системы hands-free не влияют на вероятность развития высокого кровяного давления. Для подтверждения полученных результатов необходимы дополнительные исследования».

Сегодня мобильным телефоном пользуется почти три четверти населения Земли в возрасте от 10 лет и старше. Почти 1,3 млрд взрослых в возрасте от 30 до 79 лет в мире испытывают повышенное артериальное давление (гипертонию). Результаты предыдущих исследований использования мобильных телефонов в связи с риском возникновения гипертонии были противоречивыми, возможно, потому, что они включали разговоры, передачу СМС, игры и т.д. Но в целом эффект воздействия высокочастотного радиосигнала на кровеносные сосуды известен и он заключается в кратковременном повышении артериального давления в момент совершения звонка.

Средний возраст участников исследования составил 54 года, 62 % из них — женщины. Мобильными телефонами пользовались 88 % из принявших участие в исследовании. За 12 лет наблюдения гипертония развилась у 13 984 (7 %) участников. Риск развития гипертонии у пользователей мобильных телефонов был на 7% выше, чем у тех, кто ими не пользовался. У тех, кто разговаривал по мобильному телефону 30 и более минут в неделю, вероятность развития гипертонии была на 12 % выше, чем у тех, кто тратил на телефонные разговоры менее 30 минут. Результаты были аналогичными для женщин и мужчин.

По сравнению с людьми, которые тратили менее 5 мин на разговоры в неделю, длительность звонков от 30 до 59 мин в неделю увеличивало риск появления гипертонии на 8 %, от 1 ч до 3 — повышало риск на 13 %, от 4 до 6 ч — повышало риск гипертонии на 16 %, и свыше 6 ч — увеличивало риск гипертонии на 25 %. При этом, сколько лет человек пользовался телефоном, было не важно. Это не влияло на риск развития гипертонии, как и не вело к её возникновению использование громкой связи.

Если человек был предрасположен к появлению гипертонии генетически или от образа жизни, то риск её появления возрастал до 33 %, если такой участник исследования говорил по мобильнику более 30 мин в неделю.

Профессор Цинь сказал: «Полученные нами результаты свидетельствуют о том, что разговоры по мобильному телефону могут не влиять на риск развития высокого кровяного давления при условии, что еженедельное время разговора не превышает получаса. Для воспроизведения полученных результатов необходимо провести дополнительные исследования, но до тех пор для сохранения здоровья сердца разумно свести разговоры по мобильному телефону к минимуму».

Исследователи из Имперского колледжа Лондона и швейцарского института Empa представили прототип «огнеупорного» квадрокоптера FireDrone, который способен 10 минут выдерживать нагрев до 200 °C. Дрон предназначен для помощи пожарным и не только. Он способен вести разведку в горящих зданиях и искать людей в заполненных огнём и дымом коридорах. Это первый случай разработки дронов непосредственно соприкасающихся с огнём.

Источник изображений: Empa

Для устойчивого к высоким температурам дрона необходимо защитить как его корпус и несущие конструкции, так и электронику — батареи, контроллеры, камеры и датчики. Помочь в этом может тепловой экран, но он должен быть очень и очень лёгким. Учёные разработали экран в виде матрицы из полиимида с воздушными карманами. Прочность экрану придаёт стекловолокно. Для защиты матрицы от огня корпус дрона покрыт слоем алюминия (возможно, фольгой). Внутри дрона дополнительное охлаждение электронике даёт испарение газа датчиком CO₂ (без уточнения деталей).

Устойчивый к высоким температурам дрон был испытан в термокамере и подвергся «огневым» испытаниям в центре обучения пожарных. За один раз он может выдержать 10 минут в температурном окружении 200 °C. Разработчики надеются, что рано или поздно смогут создать коммерческий продукт и, тем самым, помогут спасти жизни пожарным и людям, попавшим в огненный капкан.

Где-то мы это уже видели... (кадр из к/ф «Терминатор»)

Дрон с тепловым экраном также может использоваться в работе при экстремально низких температурах — в Арктике и Антарктике. В частности, прототип был испытан в туннеле на леднике в Швейцарии.

Руководитель проекта отметил: «Применение беспилотников часто ограничено факторами окружающей среды, такими как температура. Мы продемонстрировали способ преодоления этой проблемы и убеждены, что наши результаты помогут раскрыть будущие возможности беспилотников для работы в экстремальных условиях».

Космические полёты продолжительностью от шести месяцев сказываются на физическом состоянии мозга астронавтов, и членам экипажа перед возвращением в космос следует делать перерыв не менее трёх лет, установила группа американских учёных.

Источник изображения: roscosmos.ru

Исследователи провели сканирование мозга 30 астронавтов, сделанное перед космическими полётами продолжительностью две недели, полгода и год, после чего сравнили результаты с результатами сканирования, сделанного после возвращения на Землю. Как выяснилось, желудочки — заполненные спинномозговой жидкостью полости в головном мозге — после пребывания на МКС более шести месяцев значительно расширились. Результаты исследования имеют большое значение для будущих долгосрочных миссий: NASA и его партнёры в обозримом будущем начнут реализацию программы Artemis с постоянным пребыванием человека на Луне, а в перспективе человека планируют оправить и в дальний космос, в том числе на Марс.

Спинномозговая жидкость обеспечивает мозгу защиту и питание, а также отвод отработанных веществ. Во время пребывания в космосе телесные жидкости в организме перемещаются, а мозг прижимается к верхней области черепа, что вызывает увеличение желудочков. Из 30 принявших участие в исследовании астронавтов 8 отправились в двухнедельные миссии, 18 — в миссии продолжительностью 6 месяцев, а 4 пребывали на орбите около года. Учёные установили, что степень увеличения желудочков варьировалась в зависимости от продолжительности нахождения на орбите. Наиболее заметной оказалась разница между первой и второй группами, а вот между второй и третьей она уже столь значительной не была, то есть через полгода рост желудочков замедляется. У астронавтов «двухнедельной» группы эффект был минимальным, и это хорошая новость для коммерческого сегмента космической отрасли.

Источник изображения: Pete Linforth / pixabay.com

У 11 участвовавших в исследовании астронавтов было более трёх лет на восстановление между миссиями, и после каждого последующего полёта у них отмечалось увеличение желудочков. У 7 астронавтов времени на восстановление было меньше, но и желудочки после очередных полётов в этих случаях увеличивались незначительно. Исследователям не удалось установить, сколько именно требуется времени для реабилитации, но анализ показал, что через 6–7 месяцев мозг восстанавливался на 55–64 % от первоначального уровня. Исходя из полученных данных, учёные предположили, что на полное восстановление желудочков уходит не менее трёх лет.

Результаты исследования смогут использоваться NASA и другими космическими агентствами при планировании предстоящих миссий, но необходима дополнительная работа. В рамках нового проекта будут изучаться долгосрочные последствия полугодового пребывания на орбите — с периодом восстановления до пяти лет.

Сегодня в Китае начались продажи часов Huawei Watch 4 и Watch 4 Pro. Это первые в мире смарт-часы с технологией оценки уровня сахара в крови. Однако Huawei приводит довольно общее описание функции, которое не раскрывает принципов работы.

Источник изображения: Huawei

До недавнего времени один из важных показателей здоровья, который смарт-часы не могли оценить — это уровень сахара в крови. Ситуация изменилась с серией часов Huawei Watch 4, в которой появились функции, предназначенные для оценки уровня сахара в крови у людей с диабетом или преддиабетом. Часы оценивают гипергликемический риск по методике Huawei, которая определяет аномальный уровней сахара в крови и предупреждает о том, находитесь ли вы в опасной зоне или нет. Иными словами, Huawei Watch 4 не могут отслеживать точный уровень сахара в крови, но утверждается, что их можно использовать для отслеживания повышенного уровня сахара в крови.

Исполнительный директор Huawei Юй Чэндун (Yu Chengdong) опубликовал на Weibo (через Huawei Central) подробное описание характеристик Watch 4, но описание сбора данных об уровне сахара в крови кажется очень туманным. Утверждается, что используется «функция микрофизического обследования», которая может измерить 10 жизненно важных показателей в течение 60 секунд. Однако это не имеет прямого отношения к мониторингу уровня сахара в крови и не отвечает на вопрос как именно работает данная функция.

Источник изображения: Twitter / Артем Руссаковский

На рекламных изображениях, размещённых компанией, показано использование этой функции. На экране часов Watch 4 появляется уведомление: «У вас могут быть кратковременные колебания уровня сахара в крови. Диета с высоким содержанием сахара, масла и жира может увеличить риск повышения сахара в крови. Пожалуйста, продолжайте носить часы».

Остальные характеристики серии Huawei Watch 4, помимо загадочного пакета функций для мониторинга здоровья, довольно просты. Модель Watch 4 Pro оснащена 1,5-дюймовым экраном AMOLED LTPO с сапфировым стеклом, а 48-миллиметровый корпус изготовлен из титанового сплава TC4. Обычные Watch 4 имеют корпус из нержавеющей стали размером 46 мм. Watch 4 Pro также имеет дополнительную функцию подключения к сетям LTE через eSIM и встроенный GPS. Время автономной работы Watch 4 оценивается в три дня обычного использования, в то время как Watch 4 Pro должны работать до 4,5 дней.Стоимость младшей версии Watch 4 начинается от 2699 юаней (384 доллара), а Watch 4 Pro от 3399 юаней (484 доллара).

Учёные из Швейцарии с коллегами из других стран сделали шаг в сторону лечения ряда травм позвоночника, в результате которых пациенты теряют подвижность конечностей. Исследователи сумели обойти повреждённые нервные ткани в спинном мозге, создав беспроводной цифровой мост между головным и спинным мозгом ниже повреждённого участка. Но и без помощи машинного обучения не обошлось — необходимо было ещё суметь распознать мысли о движении.

Источник изображения: Nature

Проектом руководили исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL). Помощь была оказана 38-летнему человеку, повредившему шейный отдел позвоночника десять лет назад в результате падения с велосипеда. Ранее он участвовал в программе помощи в реабилитации людей с травмами позвоночника. В частности, к нему применяли процедуру эпидуральной стимуляции спинного мозга, когда в позвоночник устанавливается имплантат с электродами, а под кожу вшивается стимулятор. Такая платформа на основе показаний датчиков движения в стимуляторе создаёт импульсы в ответственных зонах спинного мозга и заставляет мышцы конечностей совершать работу, а человеку передвигаться, правда, очень и очень ограниченно.

Поскольку у пациента остались электроды в позвоночнике (на спинном мозге), учёные решили подавать на них управляющий сигнал из головного мозга. Для этого потребовалось организовать цифровой беспроводной мост, поскольку нервная ткань между спинным и головным мозгом была разорвана в результате травмы. Для считывания сигналов из головного мозга в череп пациенту были имплантированы датчики со своими массивами электродов. Блок управления электродами получал внешнее индуктивное беспроводное питание на частоте 13,56 МГц, а считанная мозговая активность передавалась другой антенной — дециметровой на частоте 405 МГц.

Данные принимались и расшифровывались приёмным устройством (возможно, ноутбуком), который пациент был обязан носить в рюкзаке за спиной. Сначала алгоритм научили распознавать активность головного мозга в ответ на команды совершать те или иные движения ногами, а затем его обучили синхронизировать желания пациента двигать конечностями с сигналами, передаваемыми к спинному мозгу и дальше к целевым мышцам ног.

В результате обучения цифровой интерфейс помог пациенту делать то, что ему стало недоступно после травмы — ходить по пересечённой местности и удерживать баланс с костылями. Платформа работала хорошо также в домашних условиях, а не только под присмотром врачей. Более того, часть путей нейронов в головном мозге смогла перестроиться, и пациент ряд действий мог совершать даже без искусственной стимуляции. Когда-нибудь, отмечают исследователи в своей статье в Nature, подобные технологии смогут вернуть к активной жизни людей с травмами позвоночника. Если это работает на одном пациенте, то может быть повторено с другими.

Команда учёных из Техасского университета в Остине разработала ультратонкие, неинвазивные электронные тату, которые одновременно измеряют электрическую и механическую активность сердца, и способны передавать данные беспроводным способом. Такая технология послужит отличным дополнением даже самым современным фитнес-браслетам и смарт-часам. Технология обеспечит выявление заболеваний сердца и постоянный мониторинг его состояния.

Источник изображения: Техасский университет в Остине

Т.н. e-tatoo представляют собой новое поколение носимых медицинских устройств, приклеиваемых на кожу точно так же, как переводные татуировки. Интегрированные сенсоры считывают и передают на смартфон или другие устройства данные о сердечном ритме и пульсе, сведения о кровяном давлении и уровне стресса. Питается татуировка от внешнего аккумулятора.

Учёные усовершенствовали разработку, представленную ещё в 2019 году, сделав татуировку беспроводной. Как и прежняя модель, новая версия постоянно контролирует электрическую активность сердца (снимая ЭКГ), а также регистрирует и оценивает звуки в ходе работы сердца, что позволяет регистрировать механические характеристики сердца. В случае если сердце работает не так, как следовало бы, звуковая матрица будет совсем другой. Это чрезвычайно важно для диагностики без посещения врача.

Электронная татуировка на прозрачной основе выполнена из серии небольших микросхем и сенсоров, связанных эластичными контактами — её можно приклеить к груди пациента как пластырь. Толщина такой наклейки составит примерно 200 мкм — как два человеческих волоса. Вес составляет 2,5 грамма, а заряда аккумулятора хватит на 40 часов непрерывной работы. Информация передаётся в режиме реального времени на Bluetooth-совместимые устройства.

По словам исследователей, устройство не требует посещения врача и подключения к громоздким элементам питания или аппаратуре. Кроме того, постоянное ношение задолго до появления проблем позволит выявить их и устранить на самой ранней стадии. Как заявляют учёные, некоторые заболевания могут не проявлять себя до тех пор, пока проблема не становится чересчур запущенной. Ранняя диагностика позволяет предотвратить до 80 % соответствующих болезней.

Устройства тестировались на пяти здоровых пациентах, живших в обычном режиме, уровень погрешности измерений оказался очень низким. Результаты опубликованы в журнале Advanced Electronic Materials.