密歇根大學(xué)發(fā)布肩部可穿戴傳感器貼片可助患者康復(fù)

據(jù)外媒報(bào)道，近日，根據(jù)密歇根大學(xué)網(wǎng)站上的一篇文章表明，與肩膀輪廓相符的可穿戴傳感器貼片可以幫助患者康復(fù)。

動(dòng)作捕捉相機(jī)和kirigami傳感器捕捉了第一作者Erin Evke的手臂動(dòng)作，使團(tuán)隊(duì)能夠?qū)鞲衅鞯淖x數(shù)與她肩膀的位置相匹配。

受密歇根大學(xué)教授在騎車事故后康復(fù)的啟發(fā)，該貼片使用電子傳感器來(lái)了解運(yùn)動(dòng)的功能范圍，而不是如今的靜態(tài)測(cè)量，該傳感器可以順應(yīng)關(guān)節(jié)的曲線，但可以制成平坦的傳感器。

“肩膀的移動(dòng)非常復(fù)雜，它是人體最清晰的關(guān)節(jié)之一，”密歇根大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)教授馬克斯·施泰因(MaxShtein)在一份聲明中說(shuō)，Shtein在撞車后摔斷了鎖骨之后，并與他的學(xué)生合作完成了這項(xiàng)工作。

康復(fù)期間，Shtein感到震驚，他發(fā)現(xiàn)他的物理治療師使用基本的量角器評(píng)估了肩膀的活動(dòng)范圍，只是該過(guò)程容易出錯(cuò)，不能在家中重復(fù)進(jìn)行。

盡管Shtein意識(shí)到可穿戴式傳感器可以記錄他的整個(gè)運(yùn)動(dòng)范圍并跟蹤他的運(yùn)動(dòng)，但是將電子設(shè)備構(gòu)建到彎曲結(jié)構(gòu)上的當(dāng)前技術(shù)將非常昂貴。該傳感器必須被制造成平坦的，但是仍然能夠遵循患者肩膀的輪廓。

他和材料科學(xué)與工程專業(yè)的博士生ErinEvke提出了受日本折紙啟發(fā)的解決方案，她用激光將塑料薄片切成同心的橢圓形迷宮，形狀像Slinky一樣拉開(kāi)，切口在肩部露出花邊。

“如果拿一張紙并嘗試將其包裹在一個(gè)球體上，那么不折疊或起皺就不可能做到。甚至在您開(kāi)始測(cè)量之前，這會(huì)對(duì)傳感器造成很大的壓力?！盓vke說(shuō)，“我們的裁切模式避免了這個(gè)問(wèn)題。”

由于這些結(jié)構(gòu)從平板轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)皺紋的3D形狀，因此可以使用現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行制造。Shtein估計(jì)，如果批量生產(chǎn)，單個(gè)傳感器的成本不到10美元。

作為概念驗(yàn)證，團(tuán)隊(duì)為kirigami貼片配備了兩個(gè)應(yīng)變儀：一個(gè)沿肩膀的角部捕捉手臂的運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)在肩膀的后部以測(cè)量橫身的運(yùn)動(dòng)。

Shtein的團(tuán)隊(duì)與密歇根大學(xué)運(yùn)動(dòng)科學(xué)副教授DeannaGates的研究人員合作，將激進(jìn)傳感器中的數(shù)據(jù)與相機(jī)運(yùn)動(dòng)跟蹤系統(tǒng)捕獲的手臂運(yùn)動(dòng)進(jìn)行交叉引用。該系統(tǒng)使用反射標(biāo)記來(lái)跟蹤手臂的角度位置，并在計(jì)算機(jī)仿真中對(duì)其進(jìn)行重構(gòu)。

研究人員預(yù)想將這種傳感器提供給理療患者，使他們能夠記錄鍛煉并通過(guò)智能手機(jī)應(yīng)用查看進(jìn)展情況。這可以幫助患者堅(jiān)持鍛煉計(jì)劃，還可以向治療師提供有關(guān)每個(gè)患者進(jìn)展的更詳細(xì)的信息。