成果简介
握力是人体健康监测中的重要指标,其强弱可反映心脏与大脑的健康状况,对于中风等脊髓损伤患者的康复和治疗有积极指导意义。但是,现有商业握力器未充分考虑特殊人群(如婴儿、病人)的需求。本文，西安交通大学张兄文 、徐峰教授团队等在《npj-柔性电子》期刊发表名为“A smart ball sensor fabricated by laser kirigami of graphene for personalized long-term grip strength monitoring”的论文，研究通过石墨烯的激光剪纸开发了一种智能球传感器，用于个性化握力监测。为了实现空间的合理利用，在球体传感器的中心安装了一个嵌入所有电子配件的透明药丸外壳，表面有一个由石墨烯激光剪纸制成的螺旋感应单元。
此外，使用有限元分析 (FEA) 评估了手和球之间的接触面积对握力的影响，然后在结果读数中加以考虑。握力可以通过手机以无线方式连续读取。智能球传感器在体外针对患病和健康受试者的金标准方法表现出高性能。这将是一个强大的工具，可以对握力进行个性化的长期监测，特别适用于婴儿等特定人群，并且对握力足够敏感。
图文导读
图1：石墨烯激光剪纸制造的智能球传感器示意图，用于个性化长期监测小握力。
图2：通过激光还原制造的基于石墨烯的应变传感单元。
图3：基于3D石墨烯的螺旋传感器的拉伸测试。
图4：握力监测的性能和机制。
图5：考虑与不考虑3D接触面积的握力精度比较。
图6：成人的握力验证。
图7：儿童的握力验证。
小结
总之，本文提出了一种由石墨烯激光剪纸制造的智能球传感器，用于对握力进行个性化的长期监测。受鸡蛋结构组成的启发，智能球传感器有一个透明的药丸外壳，所有电子配件都嵌入球的中间，两个基于石墨烯的螺旋传感单元在柔软的弹性球底座上，实现了全集成设计。是一种价格低廉、便携且小型化的握持装置，可在无线传输中长期监测握持强度，并通过手机读出以实现个性化的健康管理。更重要的是，首次考虑了手与球的接触面积对握力的影响。最后，对智能球传感器和患病和健康受试者的金标准方法进行了验证，以评估其对握力进行个性化长期监测的潜力。智能球传感器价格低廉、便携且小型化，可用于个性化的握力监测，特别是对于特定人群，例如对于婴儿来说足够小，对于小握力人群来说足够敏感。
文献：https://www.nature.com/articles/s41528-022-00156-w
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