本研究提出一項新型智能紡織品(使用柔性材料制作的傳感器),通過呼吸與心跳引起的胸壁偏移測量運動員在射箭期間的呼吸頻率與心率。
研究者首先邀請 9 名參與者,穿戴智能紡織品、佩戴脈搏波傳感器,在其進行模擬射箭和靜態呼吸時采集呼吸率與心率,使用脈搏波傳感器數據驗證智能紡織品采集數據的準確性。隨后邀請2名專業運動員在5分鐘內完成6次射擊,同時使用智能紡織品記錄其呼吸頻率與心率。
結果表明,使用該傳感器檢測呼吸頻率,誤差小于 1.97%,檢測心率,誤差小于 5.74%;通過呼吸頻率和心率可有效識別運動員的射箭動作。
Lo Presti, D., Romano, C., Massaroni, C., D’Abbraccio, J., Massari, L., Caponero, M., et al. (2019). Cardio-Respiratory Monitoring in Archery Using a Smart Textile Based on Flexible Fiber Bragg Grating Sensors. Sensors, 19(16): 3581.
本研究設計了一項由事件驅動的控制系統,即根據用戶的實時心率發送聲音指令,調整動作速度,使用戶在安全狀態下進行自行車測力訓練。
共 24 名健康男性參與本研究,每人需進行兩次自行車騎行訓練。一次佩戴脈搏傳感器,采集實時心率信號傳輸給控制系統;控制系統依據心率變化發送聲音指令,用戶根據聲音指令調整踩踏板的速度。第二次與第一次任務相同,但由傳統的控制系統以固定的速度發送聲音指令。
相較于傳統控制系統,心率反饋調節控制系統的生物反饋率與用戶運動速率的一致性更高,跟蹤性能更強;使用期間用戶的心率變化更平緩。
Argha, A., Su, S., Celler, B. (2017). Heart rate regulation during cycle-ergometer exercise via event-driven biofeedback. Medical & Biological Engineering & Computing, 55(3): 483–492.
本研究借助可穿戴傳感器監測動作協調性,分析了動作協調性對青少年足球隊員下肢力量運用的影響。
共18名青少年足球運動員參與測驗,佩戴傳感器完成三項足球訓練活動(垂直跳躍、敏捷低跳、90°轉向跑)和哈雷賽道測試。研究者根據哈雷賽道測試,評估球員的動作協調性(不佳/良好);借助慣性傳感器記錄的球員運動期間的下肢關節角度和加速度。
研究發現,在足球訓練中,動作協調不佳的球員表現出內外髖關節旋轉、膝關節外翻膝關節不對稱等問題。運動協調評估與實時生物力學監測有助于預防訓練中出現前交叉韌帶損傷。
Di Paolo, S., Zaffagnini, S., Pizza, N., Grassi, A., & Bragonzoni, L. (2021). Poor Motor Coordination Elicits Altered Lower Limb Biomechanics in Young Football (Soccer) Players: Implications for Injury Prevention through Wearable Sensors. Sensors, 21(13): 4371.
本研究設計了一種用于實時平衡姿態、訓練步態的便攜式無線可穿戴傳感設備,并驗證了其用于運動康復訓練的效果。
該設備通過8個無線節點發送振動觸覺反饋。實驗一邀請4名健康老人接受訓練,當脊柱的節點感應到軀干傾斜偏離太遠時,下軀干左右兩側的節點將振動提示老人糾正姿勢。實驗二邀請6名健康老人參與訓練,由腳背側的節點估計腳的前進角度,小腿中段內外側的節點通過振動提示老人向內/外旋轉他們的腳。
結果表明,可穿戴系統能幫助使用者顯著減少軀干傾斜,并在實時訓練后的兩分鐘內采用足部內外旋轉的新步態模式,減輕膝關節負荷,增強復健活動性。
Xu, J., Bao, T., Lee, U., Kinnaird, C., Carender, W., Huang, Y. Sienko, K., Shull, P. (2017). Configurable, wearable sensing and vibrotactile feedback system for real-time postural balance and gait training: proof-of-concept. Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation, 14(1): 102.