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  關節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測關節轉動。可穿戴和無線關節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測關節轉動度仍然是一個挑戰，因為關節隱藏在皮膚內，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角度讀數。該方法具有無電池、無線、便攜、低成本等優勢，能夠實現關節運動的即時監測。

  該工作以“Battery-free antenna sticker for wireless sensing joint rotation” 為題發表在《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、南方醫科大學珠江醫院康復醫學科、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轉動

  原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S138589472503517X