失重狀態下的心臟測量方法與循環穩定性

2025611

 

  • 德國航太局第 44 次拋物線飛行活動將於 6 月 2 日至 13 日在波爾多舉行。
  • 飛船上共有十項實驗,涉及生物、物理、技術和材料科學等領域。
  • 主題包括研究心臟病測量方法中的混雜因素和穩定循環系統的壓縮裝置
  • 重點:太空旅行、失重研究

 

2025年6月10日上午9:30,空中巴士A310零重力飛行器從波爾多-梅里尼亞克機場起飛,將科學家及其實驗送入微重力環境。這是德國航太局在德國航空航天中心(DLR)進行的第44次拋物線飛行活動為期三天的首航,該活動將持續到6月13日。

 

複雜等離子體與醫學研究

在目前的拋物線飛行活動中,來自德國研究機構的十項實驗將在太空船上進行。該計畫的新增實驗包括:關於心臟病測量方法幹擾因素的 ARTIFACTS 實驗;以及旨在透過腿部壓縮穩定血液循環的 ComFly 實驗。 「複雜等離子體與人工智慧」實驗將第二次測試人工智慧 (AI) 的集成,以自動分析結果。位於奧伯普法芬霍芬的德國航空航天中心機器人與機電一體化研究所也參與了一項關於人體位置感的實驗。

 

文物

測量心臟功能時,可能會出現幹擾訊號,導致測量結果失真。這些幹擾訊號是由於相應的感測器在重力作用下因心跳而傾斜和旋轉而產生的。 ARTIFACTS實驗(與失重和正常重力條件相比,識別心臟衝擊訊號中的重力偽影)旨在探討這些幹擾訊號的確切產生原因。在失重狀態下,這個問題不應該發生。因此,四名健康受試者將佩戴感測器,並記錄他們在拋物線運動過程中的運動情況。這些感測器體積小巧輕便,可以永久佩戴在皮膚上或附著在衣服上。它們對輻射也不敏感,因此非常適合在太空任務期間持續、非侵入性地監測心臟健康狀況。這些名為「SpacePatch」的感測器目前正在準備用於更長時間的太空飛行,例如月球探測。

 

康飛

柏林夏里特醫學院的「CompressionFly」(壓縮飛行)實驗正在研究如何在腿部使用壓縮裝置來穩定循環系統。飛行過程中,重力會發生變化,人體可能會出現血液淤積。實驗的目標是透過對腿部施加壓力來防止血液淤積,從而穩定心血管系統。這項實驗的結果對於開發長期太空任務的技術至關重要。起飛、降落以及在失重狀態下的長期停留會對心血管系統造成相當大的壓力。能夠緩解這種情況將有助於延長飛行時間。

 

複雜等離子體和人工智慧

複雜等離子體是一種導電流體,類似於螢光燈中使用的氣體,其中引入了微粒(灰塵顆粒)。這些微粒在等離子體腔中帶上高負電荷,並在電場的作用下懸浮。微粒之間的靜電相互作用非常強,產生了一些新穎有趣的現象。 「研究失重條件下傳導複雜等離子體的人工智慧方法」實驗的目標是研究等離子體中微粒的行為,例如,晶體結構(即所謂的等離子體晶體)的暫時形成。借助人工智慧,實驗結果可以自動控制。特別是,人工智慧能夠立即分析粒子及其結構。

這些實驗及其在實驗室中的評估有時會因重力對微粒的影響而嚴重受損。因此,長期以來,複雜等離子體的實驗都是在微重力條件下進行的,例如在拋物線飛行或國際太空站(ISS)上。

 

重力條件變化下的位置感

未來的月球或火星太空任務將涉及由太空人遠端控制的機器人。然而,在微重力環境下,人類難以準確地確定肢體的位置。這會降低運動精度,從而影響機器人的控制。為了在未來解決這個問題,位於奧伯普法芬霍芬的德國太空中心機器人與機電一體化研究所正在研究人類在微重力和高重力環境下的位置感。六名測試對象的手臂放在槓桿上。每個槓桿被移動到一個測試位置。然後用第二個槓桿指示另一個槓桿的位置。

 

DLR拋物線飛行活動

自1999年以來,德國太空總署(DLR)定期組織其自主研發的拋物線飛行活動,用於在德國科學研究機構進行生物、人體生理、物理、技術和材料科學實驗。這架由法國Novespace公司生產的A310 Air ZERO-G研究飛機不僅用於DLR的科學研究活動,也被歐洲太空總署(ESA)和法國國家太空研究中心(CNES)等其他航太機構所使用。

拋物線飛行活動通常包含三個飛行日,每個飛行日約四小時,每天飛行31次拋物線。每次拋物線飛行期間,大約有22秒的失重時間。一次飛行活動總共提供約35分鐘的失重狀態——在正常重力加速度和接近兩倍重力加速度之間交替——研究人員可以利用這段時間進行實驗。一次飛行最多可容納40名科學家,機上可進行約10項實驗。

 

[照片]

(A) 德國太空總署在德國太空中心進行第 44 次拋物線飛行活動

2025年6月10日上午9:30,空中巴士A310零重力飛行器從波爾多-梅里尼亞克機場起飛,將科學家及其實驗送入微重力環境。這是德國航太局在德國航空航天中心(DLR)進行的第44次拋物線飛行活動為期三天的首航,該活動將持續到6月13日。

(B) 44 DLR 拋物線飛行任務中的 ARTIFACTS 實驗

在測量心臟功能時,可能會出現幹擾訊號,導致測量結果失真。這些訊號是在心跳產生的重力作用下,相應的感測器傾斜和旋轉時產生的。 「ARTIFACTS」實驗(在失重和正常重力條件下的心臟衝擊訊號中重力偽影的識別)旨在探討這些幹擾訊號的確切產生機制。

(C) 44屆德國太空中心(DLR)拋物線飛行活動期間的ComFly實驗

柏林夏里特醫學院的ComFly(CompressionFly)實驗正在研究如何在腿部使用壓縮裝置來穩定循環系統。飛行過程中重力會發生變化,體內可能會出現血液充血。實驗的目標是透過對腿部施加壓力來防止血液充血,從而穩定心血管系統。

(D) 「複雜等離子體與人工智慧」實驗在第44次德國太空總署拋物線飛行任務中進行

「研究微重力條件下傳導複雜等離子體的人工智慧方法」實驗的目標是研究等離子體中微粒的行為,例如晶體結構(即所謂的等離子體晶體)的暫時形成。借助人工智慧,實驗結果可自動監控。特別是,人工智慧能夠即時分析粒子及其結構。

(E) 44DLR拋物線飛行活動實驗重力條件變化下的位置感知

未來的月球或火星太空任務將涉及由太空人遠端控制的機器人。然而,在微重力環境下,人類難以準確地確定肢體的位置。這會降低運動精度,從而影響機器人的控制。為了在未來解決這個問題,位於奧伯普法芬霍芬的德國太空中心機器人與機電一體化研究所正在研究人類在微重力和高重力環境下的位置感。六名測試對象的手臂放在槓桿上。每個槓桿被移動到一個測試位置。然後用第二個槓桿指示另一個槓桿的位置。

 

source: 
德國航空航太中心