Nat Commun：通过可伸缩和可佩戴的徽章卷轴感知关节和脊柱的弯曲或拉伸

Nanoyu

2021-05-19

人体运动，如关节/脊柱弯曲或拉伸，通常包含对矫形/神经疾病诊断、康复和预防有用的信息。

近日，中科院北京纳米能源与系统研究所的研究人员报道了设计了一种基于光栅结构的摩擦电纳米发电机（TENG）的徽章状拉伸传感器，用于可佩戴和实时监控人体运动。

文章要点

1）该传感器保留了可伸缩卷轴的简单操作原理:当两端放置在受试者身体上时，其会随着受试者的弯曲或增强而伸展或收缩。从TENG产生的电信号被获得、处理，然后通过蓝牙传输到监控终端，例如手机。此外，由于体积小、重量轻，它可以贴在皮肤上，或者安装在一些背心上。

2）传感器的拉伸和收缩与人体弯曲和拉伸同步，表现出8 V mm^-1的高灵敏度、0.6 mm的最小分辨率、出色的鲁棒性（超过120次弯曲和拉伸循环）和低滞后。研究人员利用这种传感器来记录关节运动，如膝盖/手臂弯曲、脖子/腰部扭曲，展示其实时监控功能。此外，将它沿脊柱连接，包括S1-L1、L1/T12-C7、C1-C7和S1-C7（C、T、L和S分别代表脊柱的颈、胸、腰和骶骨段，数字代表相应的堆叠骨骼），以检测脊柱形状变化，展示其在日常脊柱监测中的潜在应用。

这种可用于脊柱监测的轻质、精确和耐用的拉伸传感器将有助于降低长期异常姿势习惯引发疾病的风险。

参考文献

Li, C., Liu, D., Xu, C. et al. Sensing of joint and spinal bending or stretching via a retractable and wearable badge reel. Nat Commun 12, 2950 (2021).

DOI：10.1038/s41467-021-23207-8

https://doi.org/10.1038/s41467-021-23207-8