在科技飛速發(fā)展的當(dāng)下，可穿戴技術(shù)正以前所未有的速度融入人們的生活與工作，成為全球科技競爭的關(guān)鍵領(lǐng)域。香港理工大學(xué)晉江技術(shù)創(chuàng)新研究院紡織服飾科技研究所所長、香港理工大學(xué)智能可穿戴系統(tǒng)研究院陶肖明教授團隊?wèi){借卓越的科研實力與前瞻性的創(chuàng)新思維，在運動恢復(fù)、多感仿真及電子織物交互等前沿科研領(lǐng)域取得突破性成果，為可穿戴技術(shù)的革新注入強勁動力，引領(lǐng)行業(yè)邁向全新的發(fā)展階段。
快速溫度對比療法在促進運動恢復(fù)、緩解疼痛和提升肌肉柔韌性方面效果顯著，但傳統(tǒng)的實施方式存在諸多不便。陶肖明教授團隊基于此需求，深入研究并成功研發(fā)出一系列關(guān)鍵核心技術(shù)，打造出智能可穿戴冷熱交替運動恢復(fù)系統(tǒng)。
團隊精心設(shè)計的具有網(wǎng)絡(luò)流體通道的獨特流體織物結(jié)構(gòu)，以及特有的單向傳熱復(fù)合織物，配合符合人體工學(xué)的織物器件，為系統(tǒng)的高效運行奠定基礎(chǔ)。機電流體多功能檢測和控制系統(tǒng)，搭配無線遠(yuǎn)程控制與手機程序，實現(xiàn)了智能化便捷操作。該系統(tǒng)在溫度切換方面表現(xiàn)卓越，在5℃與40℃之間相互切換僅需10秒，且溫度分布均勻，最大熱通量可達1.2千瓦/平方米，與水浸法相當(dāng)。在使用場景上，它克服了水浸法的局限性，運動員可在訓(xùn)練或比賽間隙，于運動場邊輕松使用，及時進行運動恢復(fù)。
圖1.智能可穿戴冷熱交替運動恢復(fù)系統(tǒng)應(yīng)用示例
該系統(tǒng)由主機和可穿戴端構(gòu)成，體型小巧便攜，優(yōu)勢眾多。不僅能在短時間內(nèi)實現(xiàn)冷熱交替并進行多個循環(huán)，還能在冷熱敷的同時提供3個等級的間歇式加壓?？纱┐鱾鳠岱b設(shè)計周全，已成功完成大腿、小腿、膝蓋、腳踝、肩膀、手肘等部位的可穿戴端研發(fā)，能全面包裹主要肌肉關(guān)節(jié)。用戶可通過手機APP根據(jù)自身需求個性化選擇治療模式和參數(shù)。經(jīng)志愿者測試驗證，使用該系統(tǒng)相較于被動休息，能顯著提升運動后肌肉供氧量和彈性，有效降低延遲性肌肉酸痛的增幅。此外，該系統(tǒng)在康復(fù)治療和疼痛管理等領(lǐng)域也展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。
在多感仿真可穿戴技術(shù)領(lǐng)域，陶肖明教授團隊致力于揭示人類混合嗅覺感知機制及多感觸覺模擬的原理，團隊首次提出基于纖維集合體的仿生機制，并設(shè)計與之匹配的驅(qū)動裝置，用于模擬混合氣體和觸覺。通過人工智能模型和控制仿真設(shè)備的算法，將傳感器獲取的測量信號實時融合，為用戶提供高度沉浸式的體驗。
該設(shè)備研發(fā)目標(biāo)包括：研發(fā)一種基于人工智能控制的可穿戴嗅覺模擬裝置，實現(xiàn)混合氣味感知與仿真功能；研發(fā)一種織物觸覺仿真設(shè)備，通過調(diào)節(jié)硬度、尺寸、表面形態(tài)和熱性質(zhì)，實現(xiàn)對作用力和溫度的精準(zhǔn)感知與調(diào)控；以及開發(fā)可穿戴纖維基聲學(xué)聽診器，用于人體內(nèi)臟器官位置和強度的連續(xù)聲學(xué)監(jiān)測。這些創(chuàng)新成果不僅為元宇宙技術(shù)的發(fā)展開辟了全新機遇，還將對醫(yī)療保健、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字藝術(shù)、機器人、體育科技、時尚產(chǎn)業(yè)及紡織業(yè)等領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，推動跨行業(yè)的技術(shù)革新與產(chǎn)業(yè)升級。
電子織物交互系統(tǒng)是陶肖明教授團隊的標(biāo)志性科研成果之一?；谖㈦娮有酒c纖維材料的異構(gòu)集成技術(shù)，團隊成功開發(fā)出兼具高性能與可編程特性的新一代電子紡織品系統(tǒng)。研究過程中，團隊突破性研制出直徑小于1毫米的全球最細(xì)電子紗線，其不僅具備卓越的耐水洗性能，還可無縫兼容傳統(tǒng)針織與刺繡工藝。
基于上述突破，團隊實現(xiàn)了多項技術(shù)創(chuàng)新，包括全彩可編程電子織物顯示技術(shù)、基于織物系統(tǒng)的智能交互技術(shù)、復(fù)合電子紗線異構(gòu)集成工藝、新型纖維基電子材料體系以及專用定制化紡紗設(shè)備。由此構(gòu)建的智能織物交互系統(tǒng)，首次實現(xiàn)視覺-聽覺-觸覺多模態(tài)協(xié)同感知。該系統(tǒng)具有多項突破性優(yōu)勢：采用直徑小于1毫米的可水洗電子紗線技術(shù)，在保持紡織品原有柔軟特性的同時，實現(xiàn)了卓越的穿戴舒適性；系統(tǒng)不僅支持多模態(tài)人機交互功能，還具備防污、防水等優(yōu)異的環(huán)境適應(yīng)性，更通過高度集成化的設(shè)計實現(xiàn)了感知-反饋一體化，為智能穿戴領(lǐng)域樹立了新的技術(shù)標(biāo)桿。
在應(yīng)用前景方面，該智能織物系統(tǒng)在醫(yī)療健康、智能家居、互動娛樂等領(lǐng)域都具有廣闊的應(yīng)用空間，這些應(yīng)用不僅突破了傳統(tǒng)可穿戴設(shè)備的功能邊界，更通過織物載體實現(xiàn)了"人-機-環(huán)境"的無縫融合。
圖2.電子織物交互系統(tǒng)應(yīng)用示例
從運動恢復(fù)到多感仿真，再到電子織物交互，陶肖明教授團隊的系列突破性成果，不僅充分彰顯其科研實力與創(chuàng)新精神，更為可穿戴技術(shù)開辟了多維應(yīng)用空間。未來，隨著技術(shù)迭代與跨領(lǐng)域融合，可穿戴設(shè)備將深度融入人類生活，成為醫(yī)療、娛樂、工業(yè)等領(lǐng)域的核心驅(qū)動力。陶肖明教授團隊通過持續(xù)引領(lǐng)材料、系統(tǒng)創(chuàng)新，正在重塑智能穿戴的技術(shù)邊界。其成果不僅推動行業(yè)向更高效、更互聯(lián)、更智能的方向演進，更重新定義了人-機-環(huán)境三元關(guān)系。（王強）
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