2月18日，短跑名將蘇炳添再次發(fā)表論文，發(fā)表期刊是頂級期刊《細胞》（Cell）的子刊《細胞報告物理科學》（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（通過各向異性水凝膠的多維信號解碼實現(xiàn)運動監(jiān)測）論文。
讀下來，每個字都認識，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。
論文到底寫了些啥論文？
這篇論文，主要介紹了這種貼片的最新進展、合成方法，討論了它的應用和未來發(fā)展方向論文。
為什么“亞洲飛人”蘇炳添跨界參與這項技術的研究呢？原因也許在于百米賽道上，勝負往往取決于肌肉發(fā)力、關節(jié)角度的微小方向差異，傳統(tǒng)的攝像機和硬質(zhì)傳感器難以捕捉到這些信息論文。
而這項技術，有希望為頂尖運動員提供更精確的監(jiān)測，同時也有潛力為普通人糾正健身或打球的姿勢、監(jiān)測心率呼吸、做好術后康復等論文。
方向感是怎么來的論文？向肌肉拜師學藝
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之前的水凝膠內(nèi)部分子隨意分布，信號讀出來一團亂麻論文。
于是，科學家做出了分子整齊排列的水凝膠，也就是論文題目中的各向異性水凝膠（anisotropic hydrogels）論文。
新技術能干嘛論文？測肌電圖、心電圖、關節(jié)運動
有了方向感，這項技術具備了更多潛能論文。這張圖片是整篇論文的“導航儀”，內(nèi)層圓環(huán)表示電學與機械多性能協(xié)同；中間圓環(huán)是技術能捕捉到的信號，如肌電圖、心電圖、關節(jié)運動；外層圓環(huán)展示技術的應用方向：運動監(jiān)測場景、關節(jié)運動分析和微生理信號捕捉。
實現(xiàn)這些功能論文，科學家們花了20年時間
從2004年到2025年，科學家們花了20年時間，逐漸改善水凝膠特性論文。早期，水凝膠結(jié)構(gòu)簡單，之后出現(xiàn)層狀、多孔、帶有碳納米管的復雜網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，以及3D打印的壓電離子凝膠，實現(xiàn)了感知方向、導電等功能。
排列能有多整齊論文？眼見為實
曾經(jīng)，沒有方向性的水凝膠內(nèi)部一團亂麻（圖A左下）論文。技術發(fā)展到現(xiàn)在，即使用電子顯微鏡在微米級別下（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，科學家嘗試了各種腦洞大開的方法，比如用電把纖維“紡”出來（圖A），用3D打印技術“擠”出來（圖B），用模板方法“卡”出來（圖C），用拉伸誘導“塑”出來（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。
復雜動作三維拆解論文，警示危險姿勢
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，當手腕做彎曲、側(cè)偏和旋轉(zhuǎn)時，貼在手腕上的傳感器辨別出了動作的區(qū)別，可以看到記錄下的信號波形完全不同。這意味著，傳感器明確知道你在往哪個方向動。
如果你把它貼在膝蓋上，它不僅能知道你彎曲了膝蓋，還能知道有沒有發(fā)生危險的側(cè)向扭曲論文。對于經(jīng)常跑步或打球的人來說，這也許能成為一個貼身的警示護具，在損傷發(fā)生前發(fā)出提醒。
這種技術還有望應用在機器人上，反饋肘、腕、手指等關節(jié)的動作（圖D）論文。
極其敏感論文，蚊子落在皮膚上它都能察覺到
具有方向感的同時，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，水凝膠就可以捕捉到你的動作。
比如，采用模板法制備的 PAM/(Ca-Alg) 雙網(wǎng)絡水凝膠，檢測敏感至0.03%應變論文。這大概相當于一只蚊子落在你皮膚上引起的微小形變，它都能立刻察覺到。
記錄下這些平時注意不到的微小活動，可以更精確地監(jiān)測身體活動，也許還將幫助監(jiān)測心跳、呼吸、吞咽等等論文。如果胸口粘個貼片就能測心跳，可比去醫(yī)院連一堆設備方便多了。
超能力展示論文：可拉伸、粘得牢、不粘灰
圖B“導電膠”加入了碳納米管，增強了特定方向上的導電性論文。還有能同時測拉伸、溫度和濕度的“多模態(tài)膠”（圖C）和拉伸時會變色的“變色膠”（圖D）。
AI 加持的私人教練、康復醫(yī)生
當然，在這項新技術真正進入生活之前，科學家還需要解決一些問題，比如貼片結(jié)實程度與信號靈敏度的平衡、出汗對信號的影響、反復拉伸后方向感的減弱論文。
不過隨著技術迭代，也許不久的將來，你不再需要花高價請私教在旁邊盯著看了，只要在身上粘幾個貼片，你的手機就會實時跳出提醒“剛才弓背了”“這下沒壓手腕”“你太累了，放慢一點”論文。提示不僅幫你練得更好，還能幫助避免錯誤姿勢導致的運動損傷。
在更廣闊的領域，這項技術還有可能幫助“中風”、膝關節(jié)術后患者邁好康復的每一步，為奧運選手捕捉肉眼無法察覺的動作瑕疵，提醒心臟病患者最近心跳不穩(wěn)定，幫助醫(yī)生精準調(diào)整藥物論文。
參考文獻
作者論文：代天醫(yī)
編輯論文：luna
文中插圖及封面圖來源論文：參考文獻
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