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实现人体运动定量监测 柔性电子传感器研究新突破

来源:纺织导报 发布时间:2018年10月12日

人体全身运动的精准分析可提供丰富的健康信息,并为全面监测人体状况和预测疾病发展提供多样数据。目前报道的基于一维屈曲变形或二维薄膜的柔性传感器只能监测人体较小幅度的运动情况,仍缺乏一种可准确分析运动质量的多分辨识别传感器。此外,鉴于人体本身运动的复杂性,与现在成熟的心律、汗液和血液等监测分析手段相比,在医学应用上还没有准确定量分析全身运动的有效方法。




中国科学院化学研究所宋延林研究员课题组基于纳米编织和绿色印刷图案化技术的研究,发展了不同编织角度的导电微纳纤维传感器制造新方法,实现了全身关节运动的定量识别与监测。




纤维的多级编织特性使基于织物的柔性电子十分适合全身运动的实时监测,不同编织角度的传感器可以监测多种运动幅度的动作信息。但是,大量复杂数据的准确分析仍是全身多分辨运动识别的巨大挑战之一。


该课题组致力于纳米绿色印刷制造柔性可穿戴电子设备,并采用多元分析的方法实现印刷电子多项突破性应用。其利用纳米编织方法制备了多种编织角度的微纳纤维传感器,不同编织角度的微纳纤维在同一拉伸应力下,由于应力与编织角度的关系,作用在单根纤维的分力不同,产生了差异化的电阻响应。在0%~30%的拉伸形变条件下,纳米编织纤维传感器稳定发出电阻-形变信号,分别将6组相应的传感器贴敷于实验者的双肩、双肘和双膝处,捕捉实验者运动过程中全身关节的动作信息,经数据分析后可定量监测实验者的运动幅度及运动质量,为多功能传感器的设计制备提供了新的策略。




这种纳米编织的新型可穿戴传感器,首次实现了人体全身运动关节的定量监测与识别,将为日常及临床运动监测提供全新的器件基础和数据分析方法。



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