傳感技術(shù)為運動健兒應(yīng)援護航

競技體育是國家體育發(fā)展水平的核心競爭力。現(xiàn)代競技體育訓(xùn)練追求運動成績不斷提高，高水平運動員越來越依賴科學(xué)定制的個性化訓(xùn)練規(guī)劃。隨著柔性電子、多功能器件集成、人工智能等技術(shù)不斷進步，可以對運動員訓(xùn)練過程產(chǎn)生的信號進行多角度、多層次采集，運用大數(shù)據(jù)分析，實時監(jiān)控運動員的各項生理指標，預(yù)測運動員訓(xùn)練存在的風險，進行合理規(guī)避運動損傷，為運動員以及教練團隊提供科學(xué)化的訓(xùn)練方案。

01 什么是傳感技術(shù)？

傳感技術(shù)是關(guān)于從自然信源獲取信息，并對之進行處理（變換）和識別的一門多學(xué)科交叉的現(xiàn)代科學(xué)與工程技術(shù)，它涉及傳感器、信息處理和識別的規(guī)劃設(shè)計、開發(fā)、制/建造、測試、應(yīng)用及評價改進等活動。

隨著科技的不斷進步，傳感技術(shù)也在不斷發(fā)展。小型化、智能化、多功能化、高精度化和低功耗化是傳感器技術(shù)的重要發(fā)展趨勢。這使得傳感器可以應(yīng)用于更廣泛的領(lǐng)域，比如可穿戴設(shè)備、智能器械和醫(yī)療設(shè)備等。

其中，基于可穿戴式慣性傳感器的人體動作識別在運動康復(fù)領(lǐng)域中是研究的熱點，并呈現(xiàn)廣闊的發(fā)展前景。慣性傳感器可以采集到人體運動的角速度、線性加速度、姿態(tài)等信息，這些運動數(shù)據(jù)的物理含義明確，冗余度低。如今，多種傳感類設(shè)備已廣泛應(yīng)用于訓(xùn)練測試、運動監(jiān)測、技術(shù)統(tǒng)計、步態(tài)分析、下肢康復(fù)訓(xùn)練等多方面。本次巴黎也成為了傳感技術(shù)最新應(yīng)用的展示舞臺，如中國8K轉(zhuǎn)播技術(shù)中的CMOS圖像傳感器、中國的柔道墊、足球內(nèi)膽芯片助力裁判判斷等黑科技，運動科學(xué)領(lǐng)域正在成為傳感類設(shè)備新的增長點。

隨著傳感技術(shù)在運動科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，一系列針對特定場景和需求的解決方案應(yīng)運而生。

①可注射超聲凝膠傳感器 華中科技大學(xué)

華中科技大學(xué)臧劍鋒教授、姜曉兵教授以及新加坡南洋理工大學(xué)陳曉東教授團隊攜手合作，研發(fā)出一種創(chuàng)新型可注射超聲凝膠傳感器。

這種可注射傳感器是研究團隊采用摩方精密面投影微立體光刻(PμSL)3D打印技術(shù)(nanoArch® S140，精度：10 μm)加工模具后，經(jīng)水凝膠翻模制備而成。該技術(shù)基于超凝膠材料變形所引發(fā)的超聲波頻移效應(yīng)，能夠精確地監(jiān)測顱內(nèi)各種生理參數(shù)，如顱內(nèi)壓、溫度、pH值以及血液流速等。

②石墨烯微針生物傳感器 深圳大學(xué)

深圳大學(xué)張學(xué)記、許太林、劉輕舟課題組研發(fā)了一種基于微針的生物傳感器，它能夠?qū)崟r監(jiān)測間質(zhì)酮和葡萄糖，可用于對保持生酮飲食的人進行主動健康管理。

研究團隊利用摩方精密nanoArch® S140（精度：10 μm）成功制備了微針陣列。這種集成的生物傳感設(shè)備有助于促進生酮飲食在肥胖癥、癲癇、糖尿病和阿爾茨海默病等疾病治療中的應(yīng)用。

③機器人感知系統(tǒng) 南方科技大學(xué)

南方科技大學(xué)的郭傳飛課題組研發(fā)了一種基于柔性滑覺傳感的機器人觸覺感知系統(tǒng)用于紋理識別。

團隊采用摩方精密nanoArch® S130（精度：2μm）3D打印設(shè)備，實現(xiàn)了類指紋結(jié)構(gòu)模板和分級微結(jié)構(gòu)模板的高精度打印，并結(jié)合倒模技術(shù)制備了柔性PDMS人工指紋和具有分級微結(jié)構(gòu)的離子凝膠。這一感知系統(tǒng)有望為機器人提升觸覺能力。

④柔性電容式壓力傳感 復(fù)旦大學(xué)

復(fù)旦大學(xué)的武利民課題組研發(fā)了一種基于非對稱互鎖梯度模量結(jié)構(gòu)的柔性電容式壓力傳感用于超寬范圍壓力監(jiān)測。在該傳感器中，非對稱互鎖的結(jié)構(gòu)化電極為監(jiān)測范圍的拓寬起到了至關(guān)重要的作用。

團隊采用摩方精密nanoArch® S130（精度：2μm）3D打印設(shè)備，實現(xiàn)了非對稱互鎖穹頂結(jié)構(gòu)模板的高精度打印，并創(chuàng)新性地將非對稱互鎖的結(jié)構(gòu)化電極和梯度模量的概念結(jié)合起來。

⑤動脈硬化診斷系統(tǒng) 南方科技大學(xué)

南方科技大學(xué)的郭傳飛課題組與南方科技大學(xué)醫(yī)院、深圳技術(shù)大學(xué)等單位合作，研發(fā)了一種基于指尖單點脈搏檢測的動脈硬化診斷系統(tǒng)。

研究者采用摩方精密 2 μm精度的nanoArch® S130設(shè)備打印的模具經(jīng)PDMS翻模澆注離子凝膠制備微結(jié)構(gòu)。該研究成果對動脈硬化進行連續(xù)準確監(jiān)測的可穿戴設(shè)備，可以為心血管疾病的預(yù)防與治療提供一種有效的解決方案。

展望未來，傳感器技術(shù)與5G、人工智能、大數(shù)據(jù)分析的深度融合預(yù)示著一場科技革命。傳感器將在運動員身體監(jiān)測、運動裝備設(shè)計、比賽策略制定、賽事安全保障等領(lǐng)域展現(xiàn)出更大的潛力，推動奧林匹克運動向科技驅(qū)動、智慧導(dǎo)向的新紀元邁進。

摩方精密始終致力于提供高精密、高公差控制、高質(zhì)量、高標準的技術(shù)支持與服務(wù)。隨著最新發(fā)布的復(fù)合精度光固化3D打印技術(shù)的推出，摩方精密為行業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新和迭代提供了一種全新的提能增效解決方案，解決了跨尺度加工難題的同時，加速了原型制造的過程。這項技術(shù)的應(yīng)用，將進一步推動傳感器件向微型化、多功能化和集成化方向發(fā)展，為各個領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新提供強有力的支持。