マンティス脚に着想を得たスマートインソール、高度なウェアラブル歩行診断のためのクローズドループ電源を統合

科学分野:

• 生体模倣工学
• ウェアラブルセンサー技術
• 医療診断

背景:

• 連続的な歩行モニタリングは、下肢機能障害の診断に不可欠です。
• 現在のウェアラブルデバイスは、精度、エネルギー耐久性、インテリジェントなデータ分析が不足しています。
• 既存のフレキシブル圧力センサーは、感度と安定性に限界があります。

研究 の 目的:

• 強化された歩行モニタリングのための完全に統合された生体模倣スマートインソールの開発。
• 現在のウェアラブルデバイスのセンシング精度、エネルギー、データ分析における限界を克服すること。
• 臨床応用のためのクローズドループウェアラブルプラットフォームを確立すること。

主な方法:

• マンティス脚の機械受容器に触発されたデュアルマイクロ構造容量センサーを設計しました。
• エネルギー自律性のために、ナノペロブスカイト太陽電池とリチウム硫黄ナチオ電池を統合しました。
• 16チャンネルワイヤレスモジュールを介した時空間圧力データの解釈のために、人工知能（AI）アルゴリズムを組み込みました。

主要な成果:

• センサーは、低い検出限界（0.10 Pa）、高い範囲（1.4 MPa）、および12,000サイクルを超える安定性を示しました。
• エネルギーシステムは、11.21%の光充電効率と72.15%のエネルギー貯蔵効率を達成しました。
• AIモデルは、足弓異常（96.0%）を検出し、12の病的な歩行パターン（97.6%）を分類しました。

結論:

• 生体模倣スマートインソールは、優れたセンシング、持続可能なエネルギー、インテリジェントなメカノ診断を提供します。
• クローズドループウェアラブルプラットフォームは、臨床研究で検証されました。
• このシステムは、早期疾患スクリーニング、個別化されたリハビリテーション、遠隔医療において大きな可能性を示しています。