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人體全身運(yùn)動的精準(zhǔn)分析可提供豐富的健康信息，并為全面監(jiān)測人體狀況和預(yù)測疾病發(fā)展提供多樣數(shù)據(jù)。目前報道的基于一維屈曲變形或二維薄膜的柔性傳感器只能監(jiān)測人體較小幅度的運(yùn)動情況，仍缺乏一種可準(zhǔn)確分析運(yùn)動質(zhì)量的多分辨識別傳感器。此外，鑒于人體本身運(yùn)動的復(fù)雜性，與現(xiàn)在成熟的心律、汗液和血液等監(jiān)測分析手段相比，在醫(yī)學(xué)應(yīng)用上還沒有準(zhǔn)確定量分析全身運(yùn)動的有效方法。

中國科學(xué)院化學(xué)研究所宋延林研究員課題組基于納米編織和綠色印刷圖案化技術(shù)的研究，發(fā)展了不同編織角度的導(dǎo)電微納纖維傳感器制造新方法，實現(xiàn)了全身關(guān)節(jié)運(yùn)動的定量識別與監(jiān)測。

纖維的多級編織特性使基于織物的柔性電子十分適合全身運(yùn)動的實時監(jiān)測，不同編織角度的傳感器可以監(jiān)測多種運(yùn)動幅度的動作信息。但是，大量復(fù)雜數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確分析仍是全身多分辨運(yùn)動識別的巨大挑戰(zhàn)之一。

該課題組致力于納米綠色印刷制造柔性可穿戴電子設(shè)備，并采用多元分析的方法實現(xiàn)印刷電子多項突破性應(yīng)用。其利用納米編織方法制備了多種編織角度的微納纖維傳感器，不同編織角度的微納纖維在同一拉伸應(yīng)力下，由于應(yīng)力與編織角度的關(guān)系，作用在單根纖維的分力不同，產(chǎn)生了差異化的電阻響應(yīng)。在0%～30%的拉伸形變條件下，納米編織纖維傳感器穩(wěn)定發(fā)出電阻－形變信號，分別將6組相應(yīng)的傳感器貼敷于實驗者的雙肩、雙肘和雙膝處，捕捉實驗者運(yùn)動過程中全身關(guān)節(jié)的動作信息，經(jīng)數(shù)據(jù)分析后可定量監(jiān)測實驗者的運(yùn)動幅度及運(yùn)動質(zhì)量，為多功能傳感器的設(shè)計制備提供了新的策略。

這種納米編織的新型可穿戴傳感器，首次實現(xiàn)了人體全身運(yùn)動關(guān)節(jié)的定量監(jiān)測與識別，將為日常及臨床運(yùn)動監(jiān)測提供全新的器件基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)分析方法。