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【e科专家】大爱无疆:专注人体健康信息监测领域的美女科学家
令狐小冲 2016-03-10
导语

作为专注于人体健康信息监测领域的美女科学家,近八年来作为领域开拓者之一,作出了诸多前沿有重大价值的成果,她就是青年学者陈炜老师!为此,e科网专访了复旦大学老师陈炜教授。

健康信息学在国际上受到广泛重视,美国国家工程院将其列为21世纪最具挑战的14个重大科学领域之一。作为领域的早期开拓者之一,陈炜教授近八年以来专注于交叉学科的医学信息监测系统的技术研究和基于传感器技术的智能设计研究,包括原创原型系统的开发、实现与临床测试。在融合信息科学、临床医学、传感器技术和以用户为中心的设计技术研究中做出了开创性和突破性的工作和贡献,主要应用于新生儿监护、老年人监护和情境信号感知与分析。

一、新生儿与患儿监护技术

自从2007年在荷兰埃因霍芬科技大学任教以来,陈炜教授一直从事智能系统设计的研究,尤其是基于智能传感器的医学健康信息监测系统。她是最早从事智能系统设计与新生儿监护的研究的学者之一,并在此领域做出过一些先驱性工作和贡献。她带领课题组提出并实现了可穿戴无线传感器系统及非侵入传感器系统对于医学健康参数的监测以及反馈,这些系统集传感器技术、信号处理、医学信息分析、用户舒适度、美观等为一体,深受业内学者的国际认可。2012年她主编著作一部,介绍了新生儿监护技术在医学信号处理、传感器技术和智能设计的交叉领域的最前沿学术发展,来自12个国家的57名专家学者为书中章节做出贡献。

监测心电信号的智能服装系统

设计研究了集成有纤维传感器(smart textiles)的智能服装来监测心电信号,测试了多维纤维传感器在心电信号监测中的信号质量和稳定度,提出并实现了一种基于频谱分析的算法来选择适用于各种身体姿势的最佳质量的信道,对纤维传感器的大小和位置都进行了优化,并与传统心电贴片传感器监测的信号作对比。

新生儿监护系统在荷兰马克西玛医疗中心(Maxima medical center)成功试验,心电信号满足医学分析的标准。陈炜教授在IEEE Body Sensor Networks (BSN 2009)发表的关于智能服装监测心电信号的设计研究与测试的文章由于其新颖独创性得到了广泛的关注。智能服装项目成果于2009年获荷兰Brianport医疗项目大赛提名并获TU/e excellent award二等奖

她指导的博士生Sibrecht Bouwstra 在新生儿监护领域的研究于2013年10月获优秀博士论文。荷兰王后参观了项目成果并给与极大好评,吸引了美国哈佛医学院、荷兰马克西马医院、澳大利亚阿德莱德医院、比利时IMEC研究院及飞利浦厂商都对项目成果有巨大兴趣。

非接触式能源传输(Inductive contactless energy transfer)系统

 

为解决保育箱内新生儿可穿戴系统需要更换电池的问题,研究并设计了基于电感非接触式能源传输(Inductive contactless energy transfer)系统,该无线电源用户界面友好,可以满足新生儿监护的需要,为新生儿在保育箱内外持续提供电能,相关研究成果在Journal of Ambient Intelligence and Smart Environments Special  Issue  on  Wearable Sensors 发表。

患儿安慰技术

 

设计实现了基于光电容积描记(photoplethysmograph,PPG)的心跳反馈系统。用于将母亲的心跳通过一个小抱枕以轻微震动的方式传给孩子,以缓解患儿的紧张心情。通过在荷兰马克西玛医疗中心对10名新生儿的测试,该系统对90%的患儿有安慰效果并缩短了的70%患儿的哭闹时间。研究成果在生物医学工程领域的顶级期刊IEEE J. Biomedical Health Informatics上发表。

帮助癌症患儿的有多媒体系统的时尚座椅

 

设计实现了帮助癌症患儿的有多媒体系统的时尚座椅,该设计应用网络多媒体技术提高患儿与亲友的交流。与荷兰的厂商合作,2012年10月产品在荷兰设计周展出,获荷兰科技时报等多家媒体报道,得到广泛好评。11月于荷兰凯特瑞娜综合医院 (Catharina hospital)正式使用。

二、老年人监护以及其他健康信息监测

 

2011年12月获4年的中科院与荷兰健康科学创新基金重点国际科技合作计划项目,中荷联合主题研究项目,研究对老年心血管患者的智能家庭监护系统。提出了结合监测的生理信号及行为信号的反馈系统以提高老年心血管患者的康复状况和生活质量。2015年指导博士生设计的用于康复训练的智能服装系统应邀在迪拜设计周展出。

帕金森患者的智能家庭监护系统

研发了帕金森患者的智能家庭监护系统。该系统结合无线可穿戴传感器和3D摄像头数据对患者步态冻结(Freezing of Gait, FOG)的环境场景进行分析,并应用Kalman滤波和粒子滤波来追踪行走路线及转向,分析算法对易发生步态冻结的区域得出统计结论,研究成果发表于发表于Journal of Medical Internet Research Mhealth。

心肺复苏(cardiopulmonary resuscitation,CPR)辅助器材

 

设计实现了拥有交互式前馈和反馈系统的心肺复苏辅助器材,该设计利用压力传感器,电致发光的薄膜(electroluminescent foil),及电子声音节拍器来指导医务人员在执行心肺复苏任务中的准确胸腔压力和节拍。开发了用于测试的嵌入压力传感器阵列的人体模特及算法软件实时来分析压力和节拍。该研究在生物医学领域的顶级期刊 IEEE Transactions on Information Technology in Biomedicine发表。该系统在荷兰马克西玛医疗中心由20名医务人员成功测试,使用辅助器材后,压力和节拍的准确度有显著提高。

此外,设计了可穿戴无线传感器系统监测体温和血氧。研发并在医院成功测试了基于小型热敏电阻温度计的腰带。设计研发了利用近红外光谱技术的非侵入式反射血氧监测(Reflectance Pulse Oximeter)系统,该系统方便易用,达到现有医用设备的测量准确度。

三、智能设计和情境感知信号分析

飞机乘客颈部智能支持系统


研发设计了集成于长途飞机椅背的乘客颈部智能支持系统。该系统利用压力传感器阵列探测乘客头颈位置,并自动根据测量位置激励气动装置为椅背颈部支持气垫充气或放气,达到在乘客休息或睡眠时对乘客头部和颈部的支持。通过在模拟机舱环境中对乘客胸锁乳突肌(sternocleidomastoid muscle)的肌电图(electromyogram,EMG)测试,本系统减少了胸锁乳突肌的紧张度。该创新成果2011年获马来西亚科技展铜奖

基于生理信号分析的情感状态自动识别

 

研发设计了基于可穿戴无线传感器的前馈与反馈工作压力减轻系统。该系统利用人体局域网,融合心电、呼吸、体温及皮肤电反应来监测精神压力,然后激发智能相框用灯光变化给用户提醒并帮助用户放松心情。

研究了基于生理信号分析的情感状态自动识别,发展应用了多种自动识别感情状态的算法,研究成果发表于期刊 Personal and Ubiquitous Computing, Behaviour  & Information Technology和世界最大的交叉领域期刊PLOS ONE。陈炜教授指导的博士生Leonid Ivonin和Huang-Ming Chang关于基于生理信号分析的情感状态自动识别的研究于2014年获优秀博士论文。

【青年学者陈炜教授简介】

陈炜教授是第十一批国家青年千人计划获得者。1995年保送西安交通大学电子与信息工程学院,于1999年和2002年获学士和硕士学位,于2007年在澳大利亚墨尔本大学电子工程系获博士学位,2007年7月-2015年9月在荷兰艾因霍芬科技大学任助理教授、博导并获身教职,2015年10月加盟复旦大学信息科学与工程学院。

陈炜教授是IEEE高级会员,担任医学工程信息领域著名国际学术期刊 IEEE  Journal  on Biomedical Health  Informatics  副主编。受邀担任国际学术会议研讨会主席Chair for Workshop on Smart Healthcare and Healing Environments in conjunction with  European Conference on Ambient Intelligence 2014,技术委员会副主席Technical Program Cochair for International Conference on  Advanced  Infocomm Technology (ICAIT 2010 & 2011),国际学术会议研讨会主席 Organizer and Chair of the special session on interactive and cognitive environments in  the International Work conference on Articifial Neural Networks  (IWANN 2015)。 

陈炜教授广泛与学术界、医疗机构和前沿工业界合作,成功取得欧盟,荷兰自然科学基金,中科院中荷联合项目等多项科研经费,共计约260万欧元;指导10余名博士生及5名工程博士生,5名博士生和5名工程博士生已毕业,其中3名博士生获优秀博士论文(前5%的博士生获此殊荣)。主要成果包括在知名国际学术期刊、会议及杂志发表100余篇论文,主编著作两部。作为荷兰艾因霍芬科技大学主要项目负责人和技术骨干领导7项欧盟及荷兰研究课题.

2011年11月获荷兰自然科学基金,美国科学院及英国皇家科学院资助,当选并应邀参加在美国加州举办的欧美青年科学家前沿工程研讨会(Frontier of Engineering),与欧美各国专家探讨工程技术在健康、能源等领域的发展。2011年受邀在欧盟联合博士EMJD ICE 暑期培训班(summer school)讲学,内容关于传感器技术在智能设计中的研究与应用。

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文章评论(1)
罗纳尔多[北京理工大学]

中国的女版爱迪生^o^

834天前 | 回复
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作者 令狐小冲

博士生

清华大学

活跃作者
  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科
  • 金陵 本科生 北京大学 本科


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