2月18日，短跑名將蘇炳添再次發(fā)表論文，發(fā)表期刊是頂級(jí)期刊《細(xì)胞》（Cell）的子刊《細(xì)胞報(bào)告物理科學(xué)》（Cell Reports Physical Science），影響因子7.3論文。
蘇炳添以共同通訊作者身份，發(fā)表了這篇綜述論文：Multidimensional Signal Decoding via Anisotropic Hydrogels for Motion Monitoring（通過(guò)各向異性水凝膠的多維信號(hào)解碼實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)）論文。
讀下來(lái)，每個(gè)字都認(rèn)識(shí)，但根本弄不懂什么意思？下面用論文里的10張圖，帶你看懂這種“智能貼片”論文。
論文到底寫(xiě)了些啥論文？
這篇論文，主要介紹了這種貼片的最新進(jìn)展、合成方法，討論了它的應(yīng)用和未來(lái)發(fā)展方向論文。
為什么“亞洲飛人”蘇炳添跨界參與這項(xiàng)技術(shù)的研究呢？原因也許在于百米賽道上，勝負(fù)往往取決于肌肉發(fā)力、關(guān)節(jié)角度的微小方向差異，傳統(tǒng)的攝像機(jī)和硬質(zhì)傳感器難以捕捉到這些信息論文。
而這項(xiàng)技術(shù)，有希望為頂尖運(yùn)動(dòng)員提供更精確的監(jiān)測(cè)，同時(shí)也有潛力為普通人糾正健身或打球的姿勢(shì)、監(jiān)測(cè)心率呼吸、做好術(shù)后康復(fù)等論文。
方向感是怎么來(lái)的論文？向肌肉拜師學(xué)藝
有了方向感，這項(xiàng)技術(shù)具備了更多潛能論文。這張圖片是整篇論文的“導(dǎo)航儀”，內(nèi)層圓環(huán)表示電學(xué)與機(jī)械多性能協(xié)同；中間圓環(huán)是技術(shù)能捕捉到的信號(hào)，如肌電圖、心電圖、關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)；外層圓環(huán)展示技術(shù)的應(yīng)用方向：運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)場(chǎng)景、關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)分析和微生理信號(hào)捕捉。
實(shí)現(xiàn)這些功能論文，科學(xué)家們花了20年時(shí)間
曾經(jīng)，沒(méi)有方向性的水凝膠內(nèi)部一團(tuán)亂麻（圖A左下）論文。技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，即使用電子顯微鏡在微米級(jí)別下（頭發(fā)絲的幾十分之一）觀察，各向異性水凝膠仍然排列整齊（圖A上、圖B、圖C）。這種微觀結(jié)構(gòu)上的規(guī)律排列，賦予了水凝膠準(zhǔn)確的“方向感”。
水凝膠分子是怎么被“梳”整齊的論文？
為了把水凝膠排列整齊，科學(xué)家嘗試了各種腦洞大開(kāi)的方法，比如用電把纖維“紡”出來(lái)（圖A），用3D打印技術(shù)“擠”出來(lái)（圖B），用模板方法“卡”出來(lái)（圖C），用拉伸誘導(dǎo)“塑”出來(lái)（圖D），甚至在水凝膠里摻入磁性顆粒，用磁鐵把它們“吸”成一排（圖E、F）論文。
復(fù)雜動(dòng)作三維拆解論文，警示危險(xiǎn)姿勢(shì)
由于分子排列整齊，貼片有了辨別方向的能力論文。圖A展示，當(dāng)手腕做彎曲、側(cè)偏和旋轉(zhuǎn)時(shí)，貼在手腕上的傳感器辨別出了動(dòng)作的區(qū)別，可以看到記錄下的信號(hào)波形完全不同。這意味著，傳感器明確知道你在往哪個(gè)方向動(dòng)。
如果你把它貼在膝蓋上，它不僅能知道你彎曲了膝蓋，還能知道有沒(méi)有發(fā)生危險(xiǎn)的側(cè)向扭曲論文。對(duì)于經(jīng)常跑步或打球的人來(lái)說(shuō)，這也許能成為一個(gè)貼身的警示護(hù)具，在損傷發(fā)生前發(fā)出提醒。
這種技術(shù)還有望應(yīng)用在機(jī)器人上，反饋肘、腕、手指等關(guān)節(jié)的動(dòng)作（圖D）論文。
極其敏感論文，蚊子落在皮膚上它都能察覺(jué)到
具有方向感的同時(shí)，貼片的敏感度也很高論文。把這種水凝膠貼在肘部、手腕、手指、喉嚨、頸部、腿部等部位，只要你輕輕活動(dòng)，水凝膠就可以捕捉到你的動(dòng)作。
比如，采用模板法制備的 PAM/(Ca-Alg) 雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠，檢測(cè)敏感至0.03%應(yīng)變論文。這大概相當(dāng)于一只蚊子落在你皮膚上引起的微小形變，它都能立刻察覺(jué)到。
記錄下這些平時(shí)注意不到的微小活動(dòng)，可以更精確地監(jiān)測(cè)身體活動(dòng)，也許還將幫助監(jiān)測(cè)心跳、呼吸、吞咽等等論文。如果胸口粘個(gè)貼片就能測(cè)心跳，可比去醫(yī)院連一堆設(shè)備方便多了。
超能力展示論文：可拉伸、粘得牢、不粘灰
圖B“導(dǎo)電膠”加入了碳納米管，增強(qiáng)了特定方向上的導(dǎo)電性論文。還有能同時(shí)測(cè)拉伸、溫度和濕度的“多模態(tài)膠”（圖C）和拉伸時(shí)會(huì)變色的“變色膠”（圖D）。
AI 加持的私人教練、康復(fù)醫(yī)生
當(dāng)然，在這項(xiàng)新技術(shù)真正進(jìn)入生活之前，科學(xué)家還需要解決一些問(wèn)題，比如貼片結(jié)實(shí)程度與信號(hào)靈敏度的平衡、出汗對(duì)信號(hào)的影響、反復(fù)拉伸后方向感的減弱論文。
不過(guò)隨著技術(shù)迭代，也許不久的將來(lái)，你不再需要花高價(jià)請(qǐng)私教在旁邊盯著看了，只要在身上粘幾個(gè)貼片，你的手機(jī)就會(huì)實(shí)時(shí)跳出提醒“剛才弓背了”“這下沒(méi)壓手腕”“你太累了，放慢一點(diǎn)”論文。提示不僅幫你練得更好，還能幫助避免錯(cuò)誤姿勢(shì)導(dǎo)致的運(yùn)動(dòng)損傷。
在更廣闊的領(lǐng)域，這項(xiàng)技術(shù)還有可能幫助“中風(fēng)”、膝關(guān)節(jié)術(shù)后患者邁好康復(fù)的每一步，為奧運(yùn)選手捕捉肉眼無(wú)法察覺(jué)的動(dòng)作瑕疵，提醒心臟病患者最近心跳不穩(wěn)定，幫助醫(yī)生精準(zhǔn)調(diào)整藥物論文。
參考文獻(xiàn)
作者論文：代天醫(yī)
編輯論文：luna
文中插圖及封面圖來(lái)源論文：參考文獻(xiàn)
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