長期的不良姿勢可能會導致疼痛和不適，而且會增加患心血管疾病、視力問題、中風和肌肉骨骼疾病的幾率。為了避免這些問題，並改善學生、久坐不動人群的健康，中國科學團隊近日創造了一種舒適、持久的自供電織物，可以與傳感器結合，幫助實時糾正姿勢。
該技術在最近發表在 Nano Research 上的一篇論文中進行了描述。論文作者、中國科學院北京納米能源與系統研究所副研究員董凱說：“人們在日常生活中經常以各種不良姿勢坐着，導致疼痛和不適。如果個人能夠通過穿着由智能紡織品製成的特定類型的服裝來觀察他們的實時坐姿，這種‘坐姿疾病’就可以得到緩解。通過我們開發的自供電坐姿監測背心，用戶可以在屏幕上觀察他們的姿勢變化並進行必要的調整”。
這種織物叫做摩擦納米發電機 (TENG) ，利用運動來收集為姿勢監測傳感器供電所需的能量，用於製造自供電織物。集成的機器學習算法分析傳感器收集的信息，並可以提供即時反饋，在用戶需要修改姿勢時通知用戶。
這種不尋常的織物是通過將尼龍纖維和導電纖維編織在一起製成的。當用戶移動時，織物的纖維會被拉伸和壓縮。兩條纖維的不斷運動和接觸會產生電能，這種現象稱為接觸帶電。
面料易拉伸、耐用、可水洗、透氣，可長時間穿着舒適。這使其成為長期姿勢監測的理想選擇。論文作者、美國佐治亞理工學院材料科學與工程學院海塔學院院長、美國佐治亞理工學院王中林教授表示，耐用性和舒適性等因素對於人們如何使用智能紡織品很重要。
王教授表示：“靈活性、可拉伸性和彎曲能力都會影響可穿戴傳感器的舒適度。但這些因素也會影響織物的效果。由於其針織結構，該織物表現出良好的拉伸性，這也增加了其輸出併產生更高的電壓”。
除了面料的舒適性，另一個重要方面是姿勢監測的可靠性。傳感器直接縫合到織物中，沿着頸椎、胸椎和腰椎的位置。這些姿勢有助於收集最常見的懶散姿勢的數據，例如駝背姿勢。傳感器收集的數據隨後由機器學習算法進行解釋，該算法處理有關佩戴者坐姿的信息，對他們的坐姿進行分類，並在出現提示時監控他們如何糾正姿勢。該系統能夠在 96.6% 的時間內準確識別佩戴者的姿勢。
憑藉這種可穿戴性和精確度的結合，研究人員希望這款自供電監控背心能夠幫助學生和久坐工作的人避免疼痛、不適和長期健康問題。董說： “我們相信基於 TENG 的自供電監測背心為長期、無創監測提供了可靠的醫療保健解決方案。這也拓寬了基於摩擦電的可穿戴電子產品的應用”。