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新一代缝入衣物的可穿戴传感器在加深我们对人体运动的了解。

可穿戴科技正在改变人们的生活方式。智能手表改变了人与人之间交流的方式,智能手环改变了人们运动的方式,可穿戴相机改变了人们记忆的方式。那么,我们对新一代的可穿戴还可以有什么期望?

近日,伦敦国王学院的罗杰·里瓦斯·马尼龙(Roger Ribas Manero)和他的团队公布了一项发明:一种可以测量运动中肌肉疲劳的可穿戴设备。这是肌肉疲劳首次在实验室外被测量。

一直以来,因为多种原因,肌肉疲劳很难被测量。一种最敏感的测量方式,需要在肌肉中嵌入一根细细的电线,用这根电线测量出的肌肉神经信号来计算肌肉发力情况。在肌肉疲劳的情况下,这种信号会变小,表示肌肉力量在变小。

另一种更灵活的测量方式则是利用贴在皮肤上的体表电极来测量皮肤下的神经信号。这个方式的问题在于体表电极需要贴在非常准确的位置,对于没有受过医学训练的人来说,难度实在太大。

而且,这两种方式在日常的情况下都很难实现,因为它们都需要价值几十万美元的设备,而且无法在实验室外使用。

罗杰和他的团队成功的开发出了一种更便宜,更灵活的代替品。他们的方法就是在一条普通的跑步紧身裤中,缝入连接着Arduino微处理器的电极和电路。电极用来测量肌肉神经信号,微处理器用来分析这些信号。这些电路被交叉缝为之字形以保证可伸展性。整个系统使用一个7.5V的可充电电池作为能源。

这个设备对于非专业用户来说有很大的优势。当用户穿上这条裤子的时候,缝入紧身裤的电路会自动将电极准确地贴在腿部各个位置,所以用户不需要一丁点医学知识。而且,这些电路的造价非常便宜。

罗杰的团队邀请了两名跑步者试穿他们的紧身裤,在三种不同的路面上跑了5公里。这三种路面分别是沥青,赛道以及沙子。

这个测试的结果很有意义。数据明显表示,跑步者的肌肉一开始大力做功,一到两分钟之后迅速疲劳,之后又恢复做功,随后又迅速疲劳。在三种路面中,疲劳在沙子路面发生的最快,沥青路面上慢一些,在赛道路面则发生的最慢。

这个结果是已预料到的。因为沙子性质不稳,所以在上面跑的人需要花更多力气。但这是第一次在户外做此类实验,它的重要性在于它将会改变跑步者们分析自己跑步的方式。

每个跑步运动员都希望自己可以不受到伤痛以免影响比赛,但是肌肉疲劳会增加受伤的可能性。所以一种实时测量并监视肌肉疲劳的方法将会改变运动员们训练的方式以及跑步的姿势。

此外,对肌肉发力的方式有更好地了解,也会提高现有的生物机械假肢的设计以及对双足机器人动力需求的了解。

这很有可能带领人们进入一个新的可穿戴科技时代,当人们的可穿戴设备不仅仅是记录一个人走了多少步,也能记录哪些肌肉参与了发力,以及这些肌肉有多么的疲劳。

这就是为什么智能紧身裤有可能是下一个可穿戴科技的热潮。

文章来源:麻省理工科技评论

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