想知道棒球神投手是如何炼成的？试试这个吧_风闻

​

编译／雷鑫宇  审稿／阿淼  责编／张梦

研究人员开发了一种弹性kirigami贴片。该贴片可用于获取棒球投球手的精确肌电图。

弹性kirigami贴片主要由导电纳米薄片和kirigami布线系统构成，可用于获取棒球投球手的肌电图。

（a）弹性kirigami贴片可与皮肤良好贴合，并外接有蓝牙模块。

（b）高速摄像机拍摄的投球过程。

（c）导电纳米薄层的构成。

（d）弹性kirigami布线系统的构成。

表面肌电图（sEMG）被科学家们广泛应用于研究人体的运动表现。

棒球投手需要非常精确地执行投球动作才能将球投掷到好球区。在投球过程中，手掌肌肉发挥着关键作用。

为了帮助投球手改进投球技术，运动学家需要分析其肌电图信息。然而，目前使用的分析设备体积庞大、操作不便，对受试者的自然运动造成了不利影响，测试结果自然也不够精确。

弹性kirigami布线系统的力学性能。

（a）用手拉伸25%~150%后的弹性kirigami布线系统情况。

（b）拉伸25%~150%后的弹性kirigami布线系统的显微镜图像。

（c）150%应变作用下，弹性kirigami布线系统的光学、电镜图。

（d）三种不同设计的弹性kirigami布线系统的应力-应变曲线。

（e）不同拉伸应变下，弹性kirigami布线系统的有限元分析结果。

为此，研究人员Kento Yamagishi等开发了一种基于弹性kirigami布线系统和导电聚合物纳米薄片的超柔性生物电极。这种装置有望解决人体皮肤与电子设备之间的机械不匹配问题。相关研究成果发布于《NPG亚洲材料》杂志。

kirigami技术源于日本剪纸艺术，已广泛应用于可拉伸电子设备领域。该技术甚至可通过三维形变使石墨烯和碳纳米管复合材料等二维材料具备拉伸特性。

Yamagishi等设计的kirigami贴片系统具有以下特点：（1）基于二维膜的良好皮肤附着力；（2）最小阻力变化的可拉伸性；（3）由导电层和kirigami图案弹性绝缘层构成的完全绝缘结构。

导电高分子纳米薄片的制备过程。

Yamagishi等将设备贴合在棒球运动员的外展拇短肌（APBM）上，并配合高速摄像机进行信号同步，进而获取了精确的肌电图。弹性贴片中不含黏合剂，仅凭借范德华力作用即可实现与人体皮肤的良好贴合。

在实验室研究中，研究人员还对弹性贴片的绝缘性能、拉伸-收缩复原性能和蓝牙模块等进行了广泛测试。

他们测量了志愿者手臂摆动前后的皮肤电极接触阻抗，并与其他设备的测试结果进行了对比。Yamagishi等主要分析了志愿者在“准备、早仰、晚仰、加速和跟进”等5个阶段的运动状态。

他们发现，与快速球相比，观察投手控制弧线球的难度在于投出弧线球后的约0.5秒内——这一阶段的APBM活动会增强或减弱。投手在投出球之前的早仰阶段控制了手掌肌肉的活动。

Yamagishi等开发的弹性kirigami贴片对于运动学研究有重要价值。在不影响运动员自然动作的前提下分析肌电信号，将有助于研究人员对大范围运动和动作下的肌肉活动有更深入的了解。

期刊来源：《科学》、《自然》、《NPG亚洲材料》

期刊编号：0036-8075、0028-0836、1884-4049

原文链接：

https://phys.org/news/2019-12-elastic-kirigami-patch-electromyographic-analysis.html

中文内容仅供参考，一切内容以英文原版为准。转载请注明来源。

转载本公号内容请联系授权

[email protected]