姿势是健康的重要组成部分。长时间的不良姿势,如懒散或向一侧倾斜,会导致疼痛和不适。它也被证明会增加心血管疾病、视力问题、中风和肌肉骨骼疾病的风险。需要解决方案来帮助人们调整姿势,以防止这些问题,并改善学生和从事久坐工作的人的健康。当前的监控解决方案存在一些限制,阻碍了它们的广泛采用。为了解决这个问题,研究人员开发了一种舒适耐用的自供电织物,可以与传感器搭配,帮助实时纠正姿势。googletag。命令。push(function(){googletag.display('div-gpt-ad-1453799284784-2');});这种自供电织物是利用摩擦电纳米发电机(TENG)开发的,TENG利用运动收集为姿态监测传感器供电所需的能量。传感器收集的数据由集成的机器学习算法处理,该算法可以提供即时反馈,在佩戴者需要调整姿势时提醒佩戴者。
5月24日发表在《纳米研究》上的一篇论文中描述了这项技术。
中国科学院北京纳米能源与纳米系统研究所副研究员、论文作者Kai Dong说:“人们在日常生活中经常以各种不良姿势坐着,导致疼痛和不适。”。“如果个人能够通过穿着由智能纺织品制成的特定类型的衣服实时观察自己的坐姿,这种‘坐姿病’就可以缓解。通过我们开发的自动坐姿监控背心,用户可以在屏幕上观察自己的坐姿变化,并进行必要的调整。”
这种特殊织物是由尼龙纤维和导电纤维编织而成的。随着织物佩戴者的移动,纤维被拉伸和压缩。两根光纤之间的连续运动和接触产生电,这种现象称为接触带电。
这种面料很容易拉伸,经久耐用,耐洗透气,可以舒适地长期穿着。这使其成为长期姿势监测的理想选择。据论文作者、材料科学与工程学院Hightower主席、美国佐治亚理工学院Regents教授王忠林(Zhong Lin Wang)介绍,耐久性和舒适度等因素对人们如何使用智能纺织品很重要。
“灵活性、可伸缩性和弯曲能力都会影响可穿戴传感器的舒适性,”王说。但这些因素也会影响织物的性能。织物由于其针织结构而具有良好的拉伸性能,这也会增加其产量并产生更高的电压
除了面料的舒适性外,另一个重要方面是姿势监测的可靠性。传感器沿颈椎、胸椎和腰椎直接缝合在织物上。这些姿势有助于收集最常见的懒散姿势的数据,如驼背姿势。传感器收集的数据随后由机器学习算法进行解释,该算法处理佩戴者的坐姿信息,对其坐姿进行分类,并监控佩戴者在收到提示时如何纠正姿势。该系统能够准确识别佩戴者96.6%的姿势。
研究人员希望,这种自动监控背心结合了耐磨性和精确性,能够帮助学生和从事久坐工作的人避免疼痛、不适和长期健康问题。“我们相信,基于TENG的自动监测背心为长期、无创监测提供了可靠的医疗解决方案,”Dong说。“这也拓宽了基于摩擦电的可穿戴电子产品的应用。”进一步探索