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ECG 信号 PQRS 检测和信号噪声的综合估计 Hemant Amhia 博士研究学者，电气工程 MITS Gwalior MP。
摘要 --- 自动化生物电信号分析在智慧医疗中有着重要的应用。在本文中，我们专注于心电信号，并提出一种心律失常疾病分类的新方法。我们设计了一种新颖的分析框架，从心电信号中提取不同的特征变换。并且我们训练了多特征的 ANN 模型以获得预测。最后，我们在 MIT-BIH 心律失常的公共数据库上测试了我们的方法。数据库上的实验结果表明我们的模型比其他方法具有更好的分类性能。关键词 --- 心电信号、心电去噪、希尔伯特变换、同步检测、固有模态函数、瞬时频率、本振。介绍心电图 (ECG) 作为心脏活动记录提供了有关心脏状态的重要信息 [1]。心电图心律失常检测对于心脏病患者的早期诊断是必要的。一方面，医生很难在有限的时间内分析记录时间较长的心电图 [1]。另一方面，如果没有工具的支持，人们也几乎无法识别心电信号的形态变化，因此需要一个有效的计算机辅助诊断系统来解决这一问题。大多数心电图分类方法主要基于一维心电图数据，这些方法通常需要提取波形特征、相邻波的间隔以及每个波的幅度和周期作为输入，它们之间的主要区别在于分类器的选择[2,3]。
实践12 动作电位产生的计算机模拟
实践 12 动作电位产生的计算机模拟 实践目的 本实践的目的是通过计算机研究动作电位如何依赖于电压门控钠通道和钾通道的特性。 要准确（定量）描述这一现象需要生物物理学语言，借助生物物理学语言，我们不仅可以准确描述生物电，特别是兴奋性，还可以准确预测与疾病相关的变化将如何影响轴突电位的产生。 本实践让学生了解神经生理学家如何描述神经细胞的基本神经生理特性以及日常实践中动作电位的产生。 实验设置 计算机软件“MetaNeuron”用于模拟可兴奋细胞的电生理特性，由明尼苏达大学的 Eric Newman 开发。 第一部分 目的：本部分实践的目的是让您熟悉 MetaNeuron 软件和描述动作电位过程的基本参数。模拟过程：1. 打开 MetaNeuron 软件。从 Lesson 下拉菜单中选择 Lesson 4: Axon action potential 。根据定义的参数（下图中标记），程序计算膜电位随时间的值。请注意窗口底部的红色图表，显示何时施加去极化刺激。去极化刺激的持续时间由 Width (ms) 参数决定（上图中的蓝色框；默认值为 0.1ms）。达到阈值电位后，就会产生动作电位。软件只接受以点作为小数分隔符的值。
纳米可生物电机调制 - 知识Uchicago
观察：研究生物系统与人工材料之间的形成和相互作用是探测复杂的生物物理行为并解决挑战性生物医学问题的重要性。生物电界面，尤其是基于纳米结构的界面，已改善与细胞和组织的兼容性，并实现了生物调节的新方法。尤其是独立且远程激活的生物电装置显示出进行精确生物物理研究和有效临床疗法的潜力。与单细胞或细胞器相互作用需要足够小的尺寸的设备，以进行高分辨率探测。纳米级半导体（鉴于其各种功能）是亚细胞调制的有前途的设备平台。组织级调制需要附加考虑该设备与组织表面的共形接触或无缝三维（3D）生物整合的机械依从性。在这种方法中，灵活甚至开放式工程设计至关重要。对于慢性器官整合，材料和装置配置都需要最高水平的生物相容性。此外，与器官中许多单个细胞同时相互作用是必要的可扩展和高吞吐量设计。可以通过确保在生物区域的机械行为匹配（包括钝化或耐药性设计）来减轻生理影响，或结合自我修复或适应性的特性，从而改善器官植入设备的物理，化学和机械稳定性。最近的研究表明，纳米结构材料设计的原理可用于改善生物区域。纳米可细胞外界面经常用于细胞和组织的电气或远程光学调节。特别是，现在可以用于设计和筛选纳米结构硅，尤其是化学蒸气沉积（CVD）衍生的纳米线和二维（2D）纳米结构膜，用于体外和体内生物学调节。用于细胞内和细胞间生物学调节，通过纳米线的内在化创建了半导体/细胞复合材料，这种细胞复合材料甚至可以与活组织进行整合。对于神经元和心脏调节也证明了这种方法。在不同的正面，激光衍生的纳米晶半导体显示电化学和光电化学活性，它们用于调节细胞和器官。最近，纳米级构建块的自组装能够制造出效率的单片基碳基电极，用于体外刺激心肌细胞的体外刺激，对视网膜和心脏的体外刺激以及体内刺激Sciatic神经。对纳米可生物电机调制的未来研究应着重于提高当前和新兴技术的效率和稳定性。新材料和设备可以访问新的询问目标，例如亚细胞结构，并具有更适应性和响应性的特性，可实现无缝集成。从能量科学和催化中汲取灵感可以帮助这种进步，并开放生物学调节的新途径。活生物电子学的基本研究可能会产生新的细胞复合材料，以进行多种生物信号控制。可以实现细胞类型的靶向，因此在该领域特别感兴趣。
用于人工智能和脑机接口的钙钛矿镍酸盐离子电子学
摘要 人脑是自然界中终极的计算机器。创建能够模拟大脑工作方式并与大脑通信的类脑设备对于制造高效计算电路、监测早期疾病的发生以及跨脑机接口传输信息至关重要。在这种情况下，离子-电子信号的同时传导将特别令人感兴趣，因为离子传递器是人脑中信息传递的手段，而传统电子设备则利用电子或空穴。从这个角度来看，我们提出强关联氧化物（主要集中在钙钛矿镍酸盐）作为此目的的潜在候选材料。可逆地接受小离子并将离子信号转换为电信号的能力使钙钛矿镍酸盐成为神经形态计算和生物电应用的有力候选材料。我们将讨论钙钛矿镍酸盐中离子掺杂和电阻率调制之间相互作用的机制。我们还将介绍在神经形态计算和脑机接口应用中使用钙钛矿镍酸盐的案例研究。最后，我们指出了该领域的挑战并提出了我们的观点。我们希望钙钛矿镍酸盐中强电子相关性的利用将为未来的计算设备和脑机接口提供令人兴奋的新机会。
基于虚拟现实的锻炼和物理...
摘要引言肥胖是一种复杂而多因素的疾病，最近几十年影响了许多青少年。临床实践指南建议运动作为超重和肥胖的青少年的关键治疗选择。但是，虚拟现实（VR）锻炼对超重和肥胖的青少年身体健康的影响尚不清楚。本研究旨在评估物理和VR练习对身体和大脑结果的影响，并探讨它们之间的益处差异。此外，我们将采用多组学分析来研究物理和VR练习对超重和肥胖的青少年的影响的机制。方法和分析该随机对照临床试验将包括220名年龄在11至17岁之间的超重和肥胖症的青少年。筛选后，参与者将被随机分为五组。运动小组的参与者将通过添加物理或VR乒乓球或足球课来执行锻炼计划，每周三次在学校中例行体育课程，持续8周。对照组的参与者将保持其通常的体育活动。主要结果将是使用生物电阻抗分析测得的体内脂肪量的变化。次要结果将包括其他与身体健康相关的参数，与大脑健康相关的参数和多构想变量的变化。道德和传播这项研究得到了上海第六人医院伦理委员会的批准，并在中国临床试验注册中注册。对调查结果的传播将包括经过同行评审的出版物，会议演讲和媒体发行。试用注册号CHICTR2300068786。
生物电化学反应器中对比浅海热液环境中电营养微生物的富集
结果：在碱性样品中，在 Prony 热液条件下（pH 10，30–75 °C）运行 6 天的 15 个反应器中均未观察到电流增加。相比之下，在 Panarea 热液条件下（pH 4.5–7，75 °C）运行的反应器中平均观察到 6 倍的增加。多因素分析显示，这些反应器的整体生物电化学性能使它们有别于所有其他 Panarea 和 Prony 条件，这不仅是因为它们具有更高的电流产量，还因为它们具有古细菌丰度（通过 qPCR 测量）。大多数反应器产生有机酸（6 天内高达 2.9 mM）。尽管如此，库仑效率表明这可能是由于培养基中微量酵母提取物的（电）发酵而不是 CO 2 固定。最后，通过 16S 宏条形码和排序方法描述了微生物群落，并确定了潜在的电营养类群。在帕纳雷亚反应堆中，较高的生长与一些细菌属有关，主要是芽孢杆菌和假交替单胞菌，其中前者在较高温度下（55°C 和 75°C）生长。在重现普罗尼湾热液条件的反应堆中，已知的兼性甲基营养菌，如鞘氨醇单胞菌和甲基杆菌占主导地位，似乎消耗甲酸盐（作为碳源），但不消耗来自阴极的电子。
o r i g i n a l r e s a r c h最佳的内脏脂肪区域的最佳临界值，用于预测Ningb
目的：检查在宁波中国2型糖尿病（T2D）患者中预测内脏脂肪面积（VFA）的最佳临界值（VFA）。方法：从2018年3月至2020年1月，总共从Ningbo第一医院的国家标准化代谢疾病管理中心接受了标准化管理的T2D患者中，总共选择了1017名受试者。人口统计和医学信息是通过问卷收集的。使用双重生物电阻抗方法通过内脏脂肪分析仪检查了区域肥胖。结果：总体而言，将769（75.6％）T2D患者定义为具有MetS。与没有MetS相比，MetS患者具有更高的人体测量值和生物标志物。VFA与Mets的危险因素显着相关。进一步的逻辑回归模型表明，在控制相关因素后，VFA与男性（OR = 1.02）和女性（OR = 1.03）（OR = 1.03）（OR = 1.03）（OR = 1.03）的MetS显着相关。接收器 - 操作特征曲线分析表明，男性VFA的最佳截止值为84.7 cm 2，女性为81.1 cm 2预测T2D患者的METS。结论：VFA与MetS相关，可能是T2D患者MetS的独立预测指标。临床试验注册：www.clinicaltrials.gov，编号：NCT03811470。关键字：腹部肥胖，代谢综合征，内脏脂肪区域，2型糖尿病
细菌生物电力的拍摄
Milano giuseppemaria.paterno@polimi.t Engineering Living Matter的目标是修改生物学属性以利用生物的独特能力。一种普遍的方法涉及通过合成生物学技术或功能材料对特定刺激有反应的生物，旨在调节细胞和生物的电生理学和活性。这种方法也适用于细菌，尽管它们的电生理学，生物电性，生物能学和行为之间的连接直到最近才开始阐明。最近的研究表明，细菌膜电位是动态的，而不是静态参数，并且起着重要的生物电信号传导作用。这种交流范式控制着它们在微生物群落中的新陈代谢，行为和功能。鉴于膜电位动力学介导了这种语言，因此操纵此参数代表了细菌工程的有前途且有趣的策略。在这里，我表明可以通过基于材料的方法来实现细菌膜电位的精确光学调节。具体而言，我们发现在膜位置的异构化反应在生物模拟机制内诱导电势的超极化或去极化，具体取决于激发态失活途径，从而重现了视网膜的初始命运。这可以触发神经元样的生物电信号传导，并可以突出以前未表征的离子通道在细菌电生理学中的作用。最后，我还展示了有关抗生素摄取的光调节的观点，以及在财团和多种种族生态系统中细菌运动和组装行为的光控制
可穿戴超分辨率肌肉-机器接口
肌肉是所有人类行为的执行器，从日常工作和生活到交流和情感表达。肌动图记录来自肌肉活动的信号，作为机器硬件和人类湿件之间的接口，允许直接和自然地控制我们的电子外围设备。尽管最近取得了重大进展，但传统的肌动图传感器仍然无法实现所需的高分辨率和非侵入式记录。本文对最先进的可穿戴传感技术进行了批判性回顾，这些技术以高空间分辨率（即所谓的超分辨率）测量深层肌肉活动。本文根据这些肌动图传感器在测量肌肉活动时记录的不同信号类型（即生物力学、生物化学和生物电）对这些肌动图传感器进行分类。通过描述每个肌动图传感器的特点和当前发展以及优点和局限性，研究了它们作为超分辨率肌动图技术的能力，包括：（i）传感单元的非侵入性和高密度设计及其对干扰的脆弱性，（ii）检测极限以记录深层肌肉的活动。最后，本文总结了这一快速发展的超分辨率肌动图领域的新机遇，并提出了有希望的未来研究方向。这些进步将使下一代肌肉-机器界面能够满足医疗保健技术、辅助/康复机器人和扩展现实的人体增强等现实生活中的实际设计需求。
物质使用障碍中的生物标志物和神经调节技术
成瘾性疾病是一种严重的健康问题。传统疗法仅取得中等程度的成功，治疗后复发的可能性仍然很高。脑刺激技术，如经颅直流电刺激 (tDCS) 和深部脑刺激 (DBS)，已被证明可有效减少主观评价的物质渴求。然而，很少有客观和可测量的参数能反映成瘾性疾病和复发的神经机制。表征神经处理中物质相关变化的关键电生理特征是事件相关电位 (ERP)。这些高时间分辨率的大脑活动测量能够识别成瘾行为的神经认知相关性。此外，ERP 已显示出作为生物标志物的效用，可预测治疗结果和复发概率。成瘾治疗的未来方向可能包括能够检测成瘾相关神经生理参数并以闭环方式部署适应已识别病理特征的神经调节的神经接口。这样的系统可能超越电记录和刺激，在药理学领域采用传感和神经调节以及先进的信号分析和机器学习算法。在这篇综述中，我们描述了使用脑电刺激治疗成瘾性疾病的最新进展及其对成瘾相关神经生理标志物的影响。我们讨论了先进的信号处理方法和多模态神经接口作为未来治疗成瘾性疾病的生物电子系统的基石。