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。
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。”
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。
阅读更多非常薄的纹身状可穿戴补丁监测和诊断汗液带来的健康问题
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。