苏炳添再发顶刊子刊论文：10图解析运动监测智能贴片新技术
论文核心内容
科学家研发出具有“方向感”的智能贴片，其核心是柔软的各向异性水凝胶，可贴合皮肤精准识别人体细微动作。论文主要梳理了该贴片的研究进展、合成方法，并探讨了应用场景与未来发展方向。
作为“亚洲飞人”，苏炳添跨界参与研究的原因或许在于：百米赛道的胜负常取决于肌肉发力、关节角度的微小方向差异，传统摄像机和硬质传感器难以捕捉这类细节。而该技术有望为顶尖运动员提供更精准的运动监测，同时也能帮助普通人纠正健身或打球姿势、监测心率呼吸、辅助术后康复等。
方向感的来源：向肌肉“取经”
早期水凝胶内部分子随机分布，信号输出混乱。科学家受人体肌肉纤维平行排列、收缩方向一致的启发，将水凝胶分子也设计成整齐排列的结构，使其能分辨拉伸方向，比如贴在手腕上时，可区分弯曲与旋转动作，这种分子有序排列的水凝胶就是论文中的“各向异性水凝胶”。
技术应用：多信号监测
这张图是论文的“功能导航图”：内层圆环代表电学与机械性能协同；中间圆环展示可捕捉的信号类型，如肌电图、心电图、关节运动；外层圆环则列出应用方向，包括运动监测、关节运动分析和微生理信号捕捉。
20年技术演进
从2004年到2025年，科学家历经20年优化水凝胶特性：早期结构简单，后续逐步发展出层状、多孔、含碳纳米管的复杂网络结构，以及3D打印的压电离子凝胶，实现了方向感知、导电等关键功能。
微观结构：排列整齐的证据
无方向性的水凝胶内部分子杂乱（图A左下），而如今的各向异性水凝胶在微米级（头发丝的几十分之一）电子显微镜下仍排列整齐（图A上、图B、图C），这种微观规律排列赋予了水凝胶精准的方向感。
分子排列方法：多种创新手段
为让水凝胶分子整齐排列，科学家尝试了多种方法：用电纺丝技术“纺”出纤维（图A）、3D打印“挤”出结构（图B）、模板法“卡”出形状（图C）、拉伸诱导“塑”出排列（图D），甚至掺入磁性颗粒用磁铁“吸”成一排（图E、F）。
复杂动作识别与危险警示
分子整齐排列让贴片具备方向辨别能力：图A显示，手腕做弯曲、侧偏和旋转动作时，传感器记录的信号波形完全不同，能明确区分动作方向。贴在膝盖上时，不仅能检测膝盖弯曲，还能识别危险的侧向扭曲，为跑步或打球人群提供损伤预警。此外，该技术还可应用于机器人，反馈肘、腕、手指等关节动作（图D）。
超高敏感度：捕捉微小变化
贴片在具备方向感的同时敏感度极高，贴在肘部、手腕、手指、喉咙、颈部、腿部等部位，能捕捉轻微活动。例如，模板法制备的PAM/(Ca-Alg)双网络水凝胶，检测灵敏度达0.03%应变，相当于能察觉蚊子落在皮肤上的微小形变。这种高敏感度可更精准监测身体活动，还能辅助监测心跳、呼吸、吞咽等生理信号，未来或许胸口贴个贴片就能测心跳，比医院设备更便捷。
附加“超能力”：耐用与多功能
近年贴片还新增了多种功能：图A的双层“阴阳胶”底层粘皮肤牢固不易脱落，顶层抗污且导电性能好；图B的“导电胶”加入碳纳米管，增强特定方向导电性；还有能同时测拉伸、温度和湿度的“多模态胶”（图C），以及拉伸时变色的“变色胶”（图D）。
AI结合：私人教练与康复助手
该贴片已进入实际测试：图中展示了跳绳、打羽毛球、投篮、骑车等场景，多方向传感设备结合AI系统，错误姿势识别准确率达98.7%（图A），还能记录体温和呼吸变化（图D）。不过技术落地前仍需解决一些问题，比如结实度与灵敏度的平衡、出汗对信号的影响、反复拉伸后方向感减弱等。
随着技术迭代，未来人们或许无需高价请私教，只需在身上贴几个贴片，手机就能实时提醒“弓背了”“没压手腕”“太累了放慢速度”，既帮助提升运动效果，又能避免错误姿势导致的损伤。在更广泛领域，该技术还可能助力中风、膝关节术后患者康复，为奥运选手捕捉细微动作瑕疵，提醒心脏病患者心跳异常，帮助医生精准调药。
参考文献
Yuanyuan Wu, Yonghuan Chen, Bingtian Su, Fengyu Li. Multidimensional signal decoding via anisotropic hydrogels for motion monitoring. Cell Reports Physical Science. 2026;7(2):103117.
本文来自微信公众号 “果壳”（ID：Guokr42），作者：代天医，36氪经授权发布。
本文仅代表作者观点，版权归原创者所有，如需转载请在文中注明来源及作者名字。
免责声明：本文系转载编辑文章，仅作分享之用。如分享内容、图片侵犯到您的版权或非授权发布，请及时与我们联系进行审核处理或删除，您可以发送材料至邮箱：service@tojoy.com