当我们移动时，现有的可穿戴设备很难准确跟踪我们的心脏活动。但密苏里大学的研究人员发现，海星的五臂形状有助于解决这个问题。受海星翻转自身的启发——缩小一个手臂，并协调使用其他手臂来恢复平衡——密苏里大学工程学院的陈思成和严峥及其合作伙伴创造了一种海星形状的可穿戴设备，实时跟踪心脏健康。
受海星启发的设备与传统的作为一个统一结构（如智能手表）构建的可穿戴设备相比，具有多个接触皮肤的点，因此更稳固。这使得该设备即使在某人移动时也能收集到更清晰、更准确的心脏数据。
该设备方便地与智能手机应用配对，为用户提供健康洞察，并帮助检测潜在的心脏问题。
“类似于海星，我们的设备有五个手臂，每个手臂都配备了传感器，同时捕捉电信号和机械心脏活动，”作为主要作者的博士后研究员陈思成说。“大多数当前设备专注于仅捕捉一个信号或需要单独的设备同时跟踪多个信号。这使我们能够提供更加完整的人心脏健康状况。”
用于更智能的心脏监测的人工智能
该团队开发了一种基于人工智能的系统，从大量心脏数据中学习，包括健康个体和心脏病患者的信号。利用智能技术，系统过滤与运动相关的干扰并分析心脏信号，以确定某人的心脏是否健康或显示出问题的迹象。这些发现会在智能手机应用上显示。
这种基于人工智能的方法在90%以上的情况下正确识别心脏疾病。由于该设备具有蓝牙功能，医生可以远程查看数据，使其成为在医疗访问之间进行居家监测的便捷选择。
“这相较于传统的临床心脏测试如多普勒超声有优势，后者通常要求患者保持静止以获取准确结果，”陈思成说。
为舒适和长期使用而设计
该团队还在改善这些设备的长期佩戴性。
“可穿戴设备面临的一个大挑战是佩戴长时间后可能会引起皮肤刺激，”严峥，密苏里大学工程学院的副教授说道。
为了解决这个问题，严峥的团队正在努力使设备更加舒适和对皮肤友好。目前，该设备使用特殊胶粘附在皮肤上，但未来版本将采用透气和对皮肤友好的材料，以提高舒适性。严峥的团队在过去几年中一直在改进这种材料。
灵感来自海星的设备还可以在佩戴中无线充电，确保在无需卸下设备充电的情况下持续使用。
尽管仍处于早期开发阶段，这种海星灵感的创新将自然、工程和人工智能结合在一起，有可能改变我们管理心脏健康的方式——让人们更容易、更可靠地随时随地跟踪他们的心脏活动。
“用于运动中生理信号监测和实时心脏病诊断的海星启发可穿戴生物电子系统”一文已发表在《科学进展》杂志上。其他合著者包括密苏里大学的欧阳群乐、苗宣博、陈泽华和赵刚刚。
