智能紡織物能全面檢測肌肉運動

【資料圖】

利用納米磁性復合材料和導電紗線，美國加州大學洛杉磯分校科學家發明了一種智能紡織品，可感知和測量從肌肉彎曲到靜脈搏動的身體動態活動。該紡織品自動供電、有彈性、防水且經久耐用，只需幾美元就可用縫紉機制作，有朝一日它可能會幫助臨床醫生評估肌肉損傷，以促進患者康復。相關論文于27日發表在《物質》雜志上。

從技術上講，這種智能紡織品并不是由布料制成的，但具有類似布料的質地。它由一個納米磁鐵填充的橡膠貼片制成，大約兩枚郵票大小。使用縫紉機，研究人員將鍍銀導電紗線以線圈的纏繞方式縫合在貼片上，敲擊機械力可使橡膠內部的磁場圖案變形，從而產生通過紗線的電流。

新智能紡織品對生物力學壓力非常敏感。該設備將肌肉活動轉換為可量化的高保真電信號，并將其無線發送到手機應用程序。這揭示了其具有個性化物理治療和有助肌肉損傷康復的潛力。

該設備靈敏而精確，可詳細記錄身體的運動，精確到每個肌肉群。將該設備連接到身體的不同部位，研究人員可清楚地測量喝水時的喉嚨運動，走路時的腳踝運動，甚至從手腕監測一個人的脈搏。當安裝在人的二頭肌上時，該設備可顯示用戶是彎曲手臂還是握緊拳頭，以及程度或力量。

為了模擬真實世界的條件，如汗流浹背和大雨，研究小組用水噴霧將設備弄濕，并測試其信號輸出，結果信號仍然很強。

除了防水，該設備還具有伸縮性和耐用性，可延伸3.5倍的長度，并經受住10萬次變形。從生產的角度來看，這款設備很容易制造，并且具有高度的可擴展性，每個補丁程序的成本估計不到3美元。

該設備的另一個亮點是它的自供電特性。將生物機械力轉換為電能意味著這個裝置也是一個發電機，這避免了在可穿戴電子設計中通常需要安裝的笨重和堅硬的電池組。

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