關節(jié)轉動包含與骨科疾病診斷、預防和康復密切相關的生理健康信息。傳統的關節(jié)轉動測量方法，如光學運動捕捉系統和慣性測量單元，需要特定大型設備、長時間測試和高成本，這對于患者來說不夠友好且不便于監(jiān)測關節(jié)轉動？纱┐骱蜔o線關節(jié)轉動感測技術需求量很大。然而，通過貼在皮膚上的一體化電子設備精確直接的監(jiān)測關節(jié)轉動度仍然是一個挑戰(zhàn)，因為關節(jié)隱藏在皮膚內，這些設備測量的是由皮膚彎曲引起的電信號或光信號變化，并不能準確反映真實的關節(jié)轉動度。
本工作制備了一種柔性天線貼片，并將其貼附于小腿表面。在實驗中，將RFID讀取器置于小腿正前方70 cm處。當小腿前后擺動時，天線接收的傳輸信號強度（RSSI）隨之變化。與此同時，使用3D光學運動捕捉系統同步測量真實的關節(jié)轉動角度。通過高斯線性回歸模型，將RSSI數據與真實轉動數據進行匹配，從而實現將RSSI信號準確轉化為膝關節(jié)轉動角度。測試者只需將校正后的天線貼片貼于小腿，通過簡單的前后運動，即可在手機或電腦上實時顯示關節(jié)角度讀數。該方法具有無電池、無線、便攜、低成本等優(yōu)勢，能夠實現關節(jié)運動的即時監(jiān)測。
該工作以“Battery-free antenna sticker for wireless sensing joint rotation” 為題發(fā)表在《Chemical Engineering Journal》上，IF=13.4。該研究得到國家自然科學基金、江蘇省自然科學基金、廣東省自然科學基金、中國科協青年人才托舉工程的支持。文章第一單位為江南大學紡織科學與工程學院，共同單位為南方科技大學電子與電氣工程系、南方醫(yī)科大學珠江醫(yī)院康復醫(yī)學科、滑鐵盧大學化學工程系。司鵬翔、梁銘芮、鄒積華為文章第一作者；司鵬翔、程慶沙、黃國志、Boxin Zhao、張丹為文章通訊作者；況昱、張峻韜、孔怡茜、蔡雨欣、吳赟、龍柱為文章共同作者。
圖1. 天線貼片的設計與制備
圖2. 天線貼片的力學及導電性能
圖3. 天線貼片的電磁學性能
圖4. 天線貼片與3D光學運動捕捉系統數據匹配
圖5. 天線貼片實時測量人體關節(jié)轉動
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S138589472503517X
