摘要：一种新的智能鞋垫系统，可监视人们如何实时行走，可以帮助用户改善姿势，并为从足底筋膜炎到帕金森氏病的状况提供早期警告。...

一种新的智能鞋垫系统，可监视人们如何实时行走，可以帮助用户改善姿势，并为从足底筋膜炎到帕金森氏病的状况提供早期警告。

该系统使用22个小压力传感器构建，并由鞋子顶部的小太阳能电池板加油，根据人的行走方式提供实时健康，这是一种与人指纹一样独特的生物力学过程。

俄亥俄州立大学的材料科学与工程助理教授Jinghua Li说，该复杂的个人健康数据然后可以通过蓝牙传输到智能手机进行快速和详细的分析。

李说：“我们的身体携带了许多我们甚至都不知道的有用信息。” “这些状态也随时间变化，因此我们的目标是使用电子设备提取和解码这些信号，以鼓励更好的自我保健检查。”

据估计，至少有7％的美国人遇到了卧床困难，包括步行，跑步或爬楼梯的活动。尽管近年来，制造基于可穿梭鞋垫的压力系统的努力在受欢迎程度上增加了，但以前的原型遇到了低能量限制和不稳定的表演。

为了克服其前辈的挑战，研究的主要作者李和Qi Wang，也是俄亥俄州立大学材料科学和工程学的现任博士学位学生，试图确保其可穿戴耐用性耐用，在收集和分析数据时具有很高的精确度，并且可以提供一致且可靠的能力。

她说：“就高分辨率，空间传感，自我功能能力及其与机器学习算法结合的能力，我们的设备具有创新性。” “因此，我们觉得这项研究可以基于该领域的开创性成功。”

该研究最近发表在《杂志》上科学进步。

该团队的系统也通过使用AI而变得独一无二。使用高级机器学习模型，可穿戴模型可以识别八种不同的运动状态，包括静态运动状态，例如坐姿并站立前往更动态的运动，例如跑步和蹲。

此外，由于鞋垫制成的材料是灵活且安全的，因此该设备（就像智能手表一样）是低风险且可安全使用的设备。例如，在太阳能电池将阳光转化为能量之后，该功率存储在不会损害用户或影响日常活动的微型锂电池中。

由于传感器从脚趾到脚跟的分布，研究人员可以看到脚部部分的压力在行走与跑步等活动中有何不同。

在步行过程中，压力从脚后跟依次施加到脚趾，而在跑步过程中，几乎所有传感器都会同时承受压力。此外，在步行过程中，压力申请时间约占总时间的一半，而在跑步期间，它仅占大约四分之一的时间。

在医疗保健中，智能鞋垫可以支持步态分析，以检测与脚压力相关疾病（例如糖尿病足溃疡），肌肉骨骼疾病（例如足底筋膜炎）和神经系统疾病（例如帕金森氏病）相关的早期异常。

新系统还使用机器学习来学习和对不同类型的运动进行分类。这为个性化健康管理提供了机会，包括实时姿势矫正，预防伤害和康复监测。研究人员说，定制的健身培训也可能是未来的用途。

根据这项研究，这些智能鞋垫在180,000个压缩和减压周期后的性能没有明显恶化，显示了它们的长期耐用性。

李说：“该界面是灵活且相当薄的，因此即使在重复变形期间，它也可以保持功能。” “软件和硬件的组合意味着它不那么有限。”

研究人员预计，这项技术可能会在未来三到五年内商业化。促进工作的下一步将旨在提高系统的手势识别能力，根据李的说法，这很可能会在对更多样化的人群中进行进一步测试。

李说：“我们之间的差异很多，因此我们需要进一步关注不同人群的这些出色的能力。”

其他合着者包括Hui Guan，Chen Wang，Peiming Lei，Hongwei Sheng，Huasheng Bi，Jinkun Hu，Chenhui Guo，Chenhui Guo，Yichuan Mao，Jiao Yuan，Mingjiao Shao，Mingjiao Shao，Zhiwen Jin Jin和Wei Lan来自中国的Lanzhou University。