微纳奥运-传感技术为运动健儿应援护航
发布日期：2024-08-12
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竞技体育是国家体育发展水平的核心竞争力。现代竞技体育训练追求运动成绩不断提高，高水平运动员越来越依赖科学定制的个性化训练规划。随着柔性电子、多功能器件集成、人工智能等技术不断进步，可以对运动员训练过程产生的信号进行全方位、多角度、多层次采集，运用大数据分析，实时监控运动员的各项生理指标，预测运动员训练存在的风险，进行合理规避运动损伤，为运动员以及教练团队提供科学化的训练方案。
什么是传感技术？
传感技术是关于从自然信源获取信息，并对之进行处理（变换）和识别的一门多学科交叉的现代科学与工程技术，它涉及传感器、信息处理和识别的规划设计、开发、制/建造、测试、应用及评价改进等活动。
随着科技的不断进步，传感技术也在不断发展。小型化、智能化、多功能化、高精度化和低功耗化是传感器技术的重要发展趋势。这使得传感器可以应用于更广泛的领域，比如可穿戴设备、智能器械和医疗设备等。
其中，基于可穿戴式惯性传感器的人体动作识别在运动康复领域中是研究的热点，并呈现广阔的发展前景。惯性传感器可以采集到人体运动的角速度、线性加速度、姿态等信息，这些运动数据的物理含义明确，冗余度低。如今，多种传感类设备已广泛应用于训练测试、运动监测、技术统计、步态分析、下肢康复训练等多方面。本次巴黎奥运也成为了传感技术最新应用的展示舞台，如中国8K转播技术中的CMOS图像传感器、中国的柔道垫、足球内胆芯片助力判决等黑科技，运动科学领域正在成为传感类设备新的增长点。
传感技术的创新应用
随着传感技术在运动科学领域的应用，一系列针对特定场景和需求的解决方案应运而生。
可注射超声凝胶传感器（华中科技大学 ）
华中科技大学臧剑锋教授、姜晓兵教授以及新加坡南洋理工大学陈晓东教授团队携手合作，研发出一种创新型可注射超声凝胶传感器。
这种可注射传感器是研究团队采用摩方精密面投影微立体光刻(PμSL)3D打印技术(nanoArch® S140，精度：10 μm)加工模具后，经水凝胶翻模制备而成。该技术基于超凝胶材料变形所引发的超声波频移效应，能够精确地监测颅内各种生理参数，如颅内压、温度、pH值以及血液流速等。
原文链接：https://doi.org/10.1038/s41586-024-07334-y
石墨烯微针生物传感器 深圳大学
深圳大学张学记、许太林、刘轻舟课题组研发了一种基于微针的生物传感器，它能够实时监测间质酮和葡萄糖，可用于对保持生酮饮食的人进行主动健康管理。
研究团队利用摩方精密nanoArch® S140（精度：10 μm）成功制备了微针阵列。这种完全集成的生物传感设备有助于促进生酮饮食在肥胖症、癫痫、糖尿病和阿尔茨海默病等疾病治疗中的应用。
原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.analchem.4c00960
机器人感知系统（南方科技大学）
南方科技大学的郭传飞课题组研发了一种基于柔性滑觉传感的机器人触觉感知系统用于纹理识别。
团队采用摩方精密nanoArch® S130（精度：2μm）3D打印设备，实现了类指纹结构模板和分级微结构模板的高精度打印，并结合倒模技术制备了柔性PDMS人工指纹和具有分级微结构的离子凝胶。这一感知系统有望为机器人提升触觉能力。
原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-023-42722-4
柔性电容式压力传感（复旦大学）
复旦大学的武利民课题组研发了一种基于非对称互锁梯度模量结构的柔性电容式压力传感用于超宽范围压力监测。在该传感器中，非对称互锁的结构化电极为监测范围的拓宽起到了至关重要的作用。
团队采用摩方精密nanoArch® S130（精度：2μm）3D打印设备，实现了非对称互锁穹顶结构模板的高精度打印，并创新性地将非对称互锁的结构化电极和梯度模量的概念结合起来。
原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202309792
动脉硬化诊断系统（南方科技大学 ）
南方科技大学的郭传飞课题组与南方科技大学医院、深圳技术大学等单位合作，研发了一种基于指尖单点脉搏检测的动脉硬化诊断系统。
研究者采用摩方精密 2 μm精度的nanoArch® S130设备打印的模具经PDMS翻模浇注离子凝胶制备微结构。该研究成果对动脉硬化进行连续准确监测的可穿戴设备，可以为心血管疾病的预防与治疗提供一种有效的解决方案。
原文链接：https://doi.org/10.1002/adhm.202301
展望未来，传感器技术与5G、人工智能、大数据分析的深度融合预示着一场科技革命。传感器将在运动员身体监测、运动装备设计、比赛策略制定、赛事安全保障等领域展现出更大的潜力，引领奥林匹克运动向科技驱动、智慧导向的新纪元迈进。
摩方精密始终致力于提供高精密、高公差控制、高质量、高标准的技术支持与服务。随着最新发布的复合精度光固化3D打印技术的推出，摩方精密为行业产品创新和迭代提供了一种全新的提能增效解决方案，解决了跨尺度加工难题的同时，加速了原型制造的过程。这项技术的应用，将进一步推动传感器件向微型化、多功能化和集成化方向发展，为各个领域的技术创新提供强有力的支持。
