网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

苏炳添又发论文了,这次是顶刊!(的子刊)

0
分享至

2月18日,短跑名将苏炳添再次发表论文,发表期刊是顶级期刊《细胞》(Cell)的子刊《细胞报告物理科学》(Cell Reports Physical Science),影响因子7.3。

苏炳添以共同通讯作者身份,发表了这篇综述论文:Multidimensional Signal Decoding via Anisotropic Hydrogels for Motion Monitoring(通过各向异性水凝胶的多维信号解码实现运动监测)。

读下来,每个字都认识,但根本弄不懂什么意思?下面用论文里的10张图,带你看懂这种“智能贴片”。

论文到底写了些啥?

科学家发明了有一种“方向感”的智能贴片,这种柔软的水凝胶能粘在皮肤上,可以精确识别人体细微动作。

这篇论文,主要介绍了这种贴片的最新进展、合成方法,讨论了它的应用和未来发展方向。

为什么“亚洲飞人”苏炳添跨界参与这项技术的研究呢?原因也许在于百米赛道上,胜负往往取决于肌肉发力、关节角度的微小方向差异,传统的摄像机和硬质传感器难以捕捉到这些信息。

而这项技术,有希望为顶尖运动员提供更精确的监测,同时也有潜力为普通人纠正健身或打球的姿势、监测心率呼吸、做好术后康复等。

方向感是怎么来的?向肌肉拜师学艺

之前的水凝胶内部分子随意分布,信号读出来一团乱麻。

科学家想到,人体肌肉纤维一丝一丝平行排列,收缩时力量方向一致,把水凝胶也做成这样,它就能分辨拉扯的方向是“上下”还是“左右”了。意味着,你把它贴在手腕上,它不仅能识别到被拉伸,还能区分你是在弯曲还是在旋转手腕。

于是,科学家做出了分子整齐排列的水凝胶,也就是论文题目中的各向异性水凝胶(anisotropic hydrogels)。

新技术能干嘛?测肌电图、心电图、关节运动

有了方向感,这项技术具备了更多潜能。这张图片是整篇论文的“导航仪”,内层圆环表示电学与机械多性能协同;中间圆环是技术能捕捉到的信号,如肌电图、心电图、关节运动;外层圆环展示技术的应用方向:运动监测场景、关节运动分析和微生理信号捕捉。

实现这些功能,科学家们花了20年时间

从2004年到2025年,科学家们花了20年时间,逐渐改善水凝胶特性。早期,水凝胶结构简单,之后出现层状、多孔、带有碳纳米管的复杂网络结构,以及3D打印的压电离子凝胶,实现了感知方向、导电等功能。

排列能有多整齐?眼见为实

曾经,没有方向性的水凝胶内部一团乱麻(图A左下)。技术发展到现在,即使用电子显微镜在微米级别下(头发丝的几十分之一)观察,各向异性水凝胶仍然排列整齐(图A上、图B、图C)。这种微观结构上的规律排列,赋予了水凝胶准确的“方向感”。

水凝胶分子是怎么被“梳”整齐的?

为了把水凝胶排列整齐,科学家尝试了各种脑洞大开的方法,比如用电把纤维“纺”出来(图A),用3D打印技术“挤”出来(图B),用模板方法“卡”出来(图C),用拉伸诱导“塑”出来(图D),甚至在水凝胶里掺入磁性颗粒,用磁铁把它们“吸”成一排(图E、F)。

复杂动作三维拆解,警示危险姿势

由于分子排列整齐,贴片有了辨别方向的能力。图A展示,当手腕做弯曲、侧偏和旋转时,贴在手腕上的传感器辨别出了动作的区别,可以看到记录下的信号波形完全不同。这意味着,传感器明确知道你在往哪个方向动。

如果你把它贴在膝盖上,它不仅能知道你弯曲了膝盖,还能知道有没有发生危险的侧向扭曲。对于经常跑步或打球的人来说,这也许能成为一个贴身的警示护具,在损伤发生前发出提醒。

这种技术还有望应用在机器人上,反馈肘、腕、手指等关节的动作(图D)。

极其敏感,蚊子落在皮肤上它都能察觉到

具有方向感的同时,贴片的敏感度也很高。把这种水凝胶贴在肘部、手腕、手指、喉咙、颈部、腿部等部位,只要你轻轻活动,水凝胶就可以捕捉到你的动作。

比如,采用模板法制备的 PAM/(Ca-Alg) 双网络水凝胶,检测敏感至0.03%应变。这大概相当于一只蚊子落在你皮肤上引起的微小形变,它都能立刻察觉到。

记录下这些平时注意不到的微小活动,可以更精确地监测身体活动,也许还将帮助监测心跳、呼吸、吞咽等等。如果胸口粘个贴片就能测心跳,可比去医院连一堆设备方便多了。

超能力展示:可拉伸、粘得牢、不粘灰

除了识别方向和微小动作,贴片近年还获得了其他“超能力”:图A是像创可贴一样的双层“阴阳胶”。底层紧密粘附皮肤,不容易掉;顶层抗污性和导电性出色,不粘灰、信号好。

图B“导电胶”加入了碳纳米管,增强了特定方向上的导电性。还有能同时测拉伸、温度和湿度的“多模态胶”(图C)和拉伸时会变色的“变色胶”(图D)。

AI 加持的私人教练、康复医生

具备以上能力的贴片,进入了实际的测试。这张图片里,有人在跳绳、有人在打羽毛球、有人在投篮,还有人在骑车。旁边的数据显示,多方向传感设备结合AI系统,错误姿势的识别准确率达到了98.7%(图A),除了动作,传感器还可以记录体温和呼吸的变化(图D)。

当然,在这项新技术真正进入生活之前,科学家还需要解决一些问题,比如贴片结实程度与信号灵敏度的平衡、出汗对信号的影响、反复拉伸后方向感的减弱。

不过随着技术迭代,也许不久的将来,你不再需要花高价请私教在旁边盯着看了,只要在身上粘几个贴片,你的手机就会实时跳出提醒“刚才弓背了”“这下没压手腕”“你太累了,放慢一点”。提示不仅帮你练得更好,还能帮助避免错误姿势导致的运动损伤。

在更广阔的领域,这项技术还有可能帮助“中风”、膝关节术后患者迈好康复的每一步,为奥运选手捕捉肉眼无法察觉的动作瑕疵,提醒心脏病患者最近心跳不稳定,帮助医生精准调整药物。

参考文献

Yuanyuan Wu, Yonghuan Chen, Bingtian Su, Fengyu Li. Multidimensional signal decoding via anisotropic hydrogels for motion monitoring. Cell Reports Physical Science. 2026;7(2):103117.

作者:代天医

编辑:luna

文中插图及封面图来源:参考文献

点个“小爱心”吧

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
女留学生进店就要买10万黄金,店员悄悄报警,细节曝光:骗子冒充警方称其洗钱威胁刑拘;她从英国赶回国内,已买50万黄金还写了9页忏悔书

女留学生进店就要买10万黄金,店员悄悄报警,细节曝光:骗子冒充警方称其洗钱威胁刑拘;她从英国赶回国内,已买50万黄金还写了9页忏悔书

极目新闻
2026-10-28 12:11:16
M6 MacBook Pro只换芯不换壳,M5用户该不该掏钱?

M6 MacBook Pro只换芯不换壳,M5用户该不该掏钱?

野生运营
2026-10-28 06:26:31
男子借助AI编写彩票选号小程序 幸运猜中508万大奖

男子借助AI编写彩票选号小程序 幸运猜中508万大奖

快科技
2026-10-28 16:38:11
南京同曦:总经理赛前说一个篮板500块,于是杜润旺抢了八个

南京同曦:总经理赛前说一个篮板500块,于是杜润旺抢了八个

懂球帝
2026-10-28 08:15:06
9年磷酸铁锂实测衰减真相:同样开9年,健康度差14%!车主必看

9年磷酸铁锂实测衰减真相:同样开9年,健康度差14%!车主必看

娱乐圈的笔娱君
2026-10-28 19:03:29
一妈妈穿太辣和青春期儿子合影遭网友怒批:儿大避母都不懂吗?

一妈妈穿太辣和青春期儿子合影遭网友怒批:儿大避母都不懂吗?

观世记
2026-10-16 16:45:45
若美国入侵中国,打败中国需要几个小时?DeepSeek给出精准分析

若美国入侵中国,打败中国需要几个小时?DeepSeek给出精准分析

花漾夜雨飘雪
2026-10-28 06:25:13
“每天开窗能看见油罐车”,长沙一加油站被举报违建二十余年,与小区仅一墙之隔,周边居民多次投诉,官方:缺少手续,案件复杂仍在研判

“每天开窗能看见油罐车”,长沙一加油站被举报违建二十余年,与小区仅一墙之隔,周边居民多次投诉,官方:缺少手续,案件复杂仍在研判

大风新闻
2026-10-28 16:47:02
后来才明白,电动车充满电后不拔,不是充电,是在给电池"加班"

后来才明白,电动车充满电后不拔,不是充电,是在给电池"加班"

云霄纪史观
2026-10-15 01:11:07
轮到中国掀桌,中方罕见出手,日本反对无效,日媒:最坏结果出现了

轮到中国掀桌,中方罕见出手,日本反对无效,日媒:最坏结果出现了

关权教授聊经济
2026-10-18 19:47:06
被古代人的早熟程度震惊了,十几二十几岁他们就已经搅动天下风云

被古代人的早熟程度震惊了,十几二十几岁他们就已经搅动天下风云

夜深爱杂谈
2026-10-14 09:44:40
比杨瀚森还惨!开拓者赢球,他却高兴不起来!大合同没了,NBA生涯恐也悬了

比杨瀚森还惨!开拓者赢球,他却高兴不起来!大合同没了,NBA生涯恐也悬了

后仰跳投绝杀
2026-10-28 19:42:02
江西省农业厅副厅长曹爱珍:仅5年从教师晋升副县长,耀眼明星终落马

江西省农业厅副厅长曹爱珍:仅5年从教师晋升副县长,耀眼明星终落马

十为先生
2026-09-11 14:18:51
陕西人民艺术剧院:人民表演艺术家戈治均逝世,享年90岁

陕西人民艺术剧院:人民表演艺术家戈治均逝世,享年90岁

界面新闻
2026-10-28 09:41:55
HMD胜诉,华为一项5G专利关键权项被认定无效,打优先权废掉专利跑通,中企要早做准备

HMD胜诉,华为一项5G专利关键权项被认定无效,打优先权废掉专利跑通,中企要早做准备

王新喜
2026-10-28 19:06:24
百万粉丝大V建议对不婚不育者征“生育税”、死后没收财产

百万粉丝大V建议对不婚不育者征“生育税”、死后没收财产

鲁先生的笔
2026-10-29 07:00:03
高校的一线教师太有本事了!会讲课,会科研,会指导论文,会就业,会做横向,还得会应付检查,抗压能力还贼强......

高校的一线教师太有本事了!会讲课,会科研,会指导论文,会就业,会做横向,还得会应付检查,抗压能力还贼强......

高教经纬88
2026-10-28 21:05:03
1956年周恩来访问巴基斯坦,参观工厂时怒斥厂长:这根本就不把人当人!

1956年周恩来访问巴基斯坦,参观工厂时怒斥厂长:这根本就不把人当人!

凉州辞
2026-10-29 06:00:05
人老了,只剩一个人的时候,千万要记住:1、不要再找老伴儿;2、不去养老院;3、不雇保姆,干不动了,就…

人老了,只剩一个人的时候,千万要记住:1、不要再找老伴儿;2、不去养老院;3、不雇保姆,干不动了,就…

犀利强哥
2026-10-09 16:28:16
伊劳拉:球队展现了强烈的求胜欲;我们会全力争取晋级四强

伊劳拉:球队展现了强烈的求胜欲;我们会全力争取晋级四强

懂球帝
2026-10-29 07:23:07
2026-10-29 07:55:00
果壳 incentive-icons
果壳
科技有意思
28540文章数 4150036关注度
往期回顾 全部

科技要闻

苹果MacBook Pro重大改版:首次搭载触控屏

头条要闻

39岁中国籍老板泰国遭袭身亡 发工资与两对夫妻起冲突

头条要闻

39岁中国籍老板泰国遭袭身亡 发工资与两对夫妻起冲突

体育要闻

0胜4负与篮网国王一桌 热火字母哥赌错了?

娱乐要闻

巾帼不让须眉!章子怡拿下重磅荣誉

财经要闻

美联储12月政策路径再添悬念

汽车要闻

首销期权益价23.98万起 2026款理想i6上市

态度原创

房产
家居
健康
教育
亲子

房产要闻

重新定义城芯院墅生活!33席印德华府,看见湾区墅居的时代答案

家居要闻

2026建博会(广州) 公装联探展交流活动

查不出猝死风险?可能是项目没做对

教育要闻

中考数学,y÷y=2,很多人丢分

亲子要闻

13岁长到1米95,全网都在求食谱,我想劝大家先冷静

无障碍浏览 进入关怀版