UMich研究人员开发日本Kirigami影响传感器贴片用于受伤恢复和运动员训练

UMich Kirigami传感器补丁
Erin Evke演示了kirigami传感器的切割模式是如何打开的,这样它就可以跟随她肩膀的曲线。(图片来源:Levi hutacher, Michigan Engineering)

密歇根大学(UMich)的一名研究人员开发了一种可穿戴传感器贴片,利用日本纸艺术“kirigami”的原理,测量难以评估的身体部位的运动范围。

密歇根大学(University of Michigan)材料科学与工程教授马克斯·施泰因(Max Shtein)骑自行车时摔坏了锁骨,他沮丧地发现,他的理疗师用一个基本的量角器来评估他肩膀的活动范围。这种方法容易产生很大的误差,他没有办法在家里重复测量。

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因此,他与博士生艾琳·埃夫克合作,设计了一种新的传感器贴片,可以模仿人体形状。这种贴片使用电子传感器来了解运动的功能范围,而不是现在的静态测量。受kirigami(一种用剪纸创造3D结构的日本艺术)的影响,该传感器可以拥抱关节的曲线,但也可以制作成平面,密西根大学报道

“尤其是肩膀的运动方式非常复杂。它是人体关节连接最良好的关节之一,”什泰因教授说。

“没有人能够用任何可穿戴设备正确地追踪它,但它是体育和日常生活中许多活动的关键。”

春天
Erin Evke演示了kirigami切割图案如何打开成花边。(图片来源:Levi hutacher, Michigan Engineering)

为了制作这个贴片,埃夫克用激光将一张薄薄的塑料薄片切成迷宫般的同心椭圆形。它的形状几乎像弹簧狗(Slinky)一样被拉开,肩膀上方的剪裁变成了蕾丝花边。

“如果你拿一张纸,试着把它包裹在一个球体上,不折叠或起皱是不可能的。这甚至会在测量开始之前就对传感器施加巨大压力。”Evke说。“我们的切割模式避免了这个问题。”

因为这些结构可以从平板转变为无褶皱的3D形状,它们可以用现有的、低成本的技术制造。Shtein估计,如果大规模生产,单个传感器的成本可能低于10美元。

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该团队设想,这种廉价的传感器可以给接受物理治疗的患者,使他们能够通过智能手机应用记录锻炼情况并查看进展。这可以帮助患者诚实地进行锻炼,也可以为治疗师提供每个患者进展的更详细信息。

这项研究发表在《先进材料技术》杂志上。

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山姆·德雷珀()为网上编辑可穿戴技术betway体育开户专门从事运动和健身领域,但也对市场上任何新的生活方式小工具充满热情。可以通过press(at) wearab-technologies.com联系Sam。