作者:张佳欣 来源:科技日报 发布时间:2023/6/29 10:52:52
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智能纺织物能全面检测肌肉运动

 

科技日报北京6月28日电 (记者张佳欣)利用纳米磁性复合材料和导电纱线,美国加州大学洛杉矶分校科学家发明了一种智能纺织品,可感知和测量从肌肉弯曲到静脉搏动的身体动态活动。该纺织品自动供电、有弹性、防水且经久耐用,只需几美元就可用缝纫机制作,有朝一日它可能会帮助临床医生评估肌肉损伤,以促进患者康复。相关论文于27日发表在《物质》杂志上。

从技术上讲,这种智能纺织品并不是由布料制成的,但具有类似布料的质地。它由一个纳米磁铁填充的橡胶贴片制成,大约两枚邮票大小。使用缝纫机,研究人员将镀银导电纱线以线圈的缠绕方式缝合在贴片上,敲击机械力可使橡胶内部的磁场图案变形,从而产生通过纱线的电流。

新智能纺织品对生物力学压力非常敏感。该设备将肌肉活动转换为可量化的高保真电信号,并将其无线发送到手机应用程序。这揭示了其具有个性化物理治疗和有助肌肉损伤康复的潜力。

该设备灵敏而精确,可详细记录身体的运动,精确到每个肌肉群。将该设备连接到身体的不同部位,研究人员可清楚地测量喝水时的喉咙运动,走路时的脚踝运动,甚至从手腕监测一个人的脉搏。当安装在人的二头肌上时,该设备可显示用户是弯曲手臂还是握紧拳头,以及程度或力量。

为了模拟真实世界的条件,如汗流浃背和大雨,研究小组用水喷雾将设备弄湿,并测试其信号输出,结果信号仍然很强。

除了防水,该设备还具有伸缩性和耐用性,可延伸3.5倍的长度,并经受住10万次变形。从生产的角度来看,这款设备很容易制造,并且具有高度的可扩展性,每个补丁程序的成本估计不到3美元。

该设备的另一个亮点是它的自供电特性。将生物机械力转换为电能意味着这个装置也是一个发电机,这避免了在可穿戴电子设计中通常需要安装的笨重和坚硬的电池组。

 
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