智能运动监测仪

智能纺织品可以将肌肉运动转化为不同的电信号（视频截图）。图片来源：加州大学洛杉矶分校工程系资深作者陈军利用纳米磁性复合材料和导电纱线，美国加州大学洛杉矶分校科学家发明了一种智能纺织品，可感知和测量从肌肉弯曲到静脉搏动的身体动态活动。该纺织品自动供电、有弹性、防水且经久耐用，只需几美元就可用缝纫机制作，有朝一日它可能会帮助临床医生评估肌肉损伤，以促进患者康复。相关论文于27日发表在《物质》杂志上。从技术上讲，这种智能纺织品并不是由布料制成的，但具有类似布料的质地。它由一个纳米磁铁填充的橡胶贴片制成，大约两枚邮票大小。使用缝纫机，研究人员将镀银导电纱线以线圈的缠绕方式缝合在贴片上，敲击机械力可使橡胶内部的磁场图案变形，从而产生通过纱线的电流。新智能纺织品对生物力学压力非常敏感。该设备将肌肉活动转换为可量化的高保真电信号，并将其无线发送到手机应用程序。这揭示了其具有个性化物理治疗和有助肌肉损伤康复的潜力。该设备灵敏而精确，可详细记录身体的运动，精确到每个肌肉群。将该设备连接到身体的不同部位，研究人员可清楚地测量喝水时的喉咙运动，走路时的脚踝运动，甚至从手腕监测一个人的脉搏。当安装在人的二头肌上时，该设备可显示用户是弯曲手臂还是握紧拳头，以及程度或力量。为了模拟真实世界的条件，如汗流浃背和大雨，研究小组用水喷雾将设备弄湿，并测试其信号输出，结果信号仍然很强。除了防水，该设备还具有伸缩性和耐用性，可延伸3.5倍的长度，并经受住10万次变形。从生产的角度来看，这款设备很容易制造，并且具有高度的可扩展性，每个补丁程序的成本估计不到3美元。该设备的另一个亮点是它的自供电特性。将生物机械力转换为电能意味着这个装置也是一个发电机，这避免了在可穿戴电子设计中通常需要安装的笨重和坚硬的电池组。

日前，广东省东莞市宏图仪器有限公司（以下简称“宏图仪器”）参与筹建的冬奥会指定实验室——河北质检（HQI) 冰雪装备检测实验室通过验收，成为2022年冬奥会科普形象展示窗口之一。据悉，该实验室是国内首个服务冬奥会冰雪产业的综合性质检服务平台。　　众所周知，冰雪运动具有一定的专业性，且冬季人体活动灵敏度下降，运动过程中如果不做好防护，更容易发生运动损伤。选择合适的护具可以有效避免运动损伤，从而降低运动危险系数。北京冬奥会带来的冰雪运动热持续升温使得运动护具需求上升。《经济日报》携手京东发布的数据显示，进入2022年以来，冰雪运动装备交易额同比增长135%，其中冰雪运动护具品类交易额增长达41%。业内人士指出，冰雪运动已成为全民健身新时尚，冬奥加持让冰雪运动装备更受欢迎，其中，冰雪运动护具销量的增长也反映出消费者对体育运动中的安全保护意识正不断增强，如何检测护具的保护效果便成了当前行业关注的焦点。　　价格或与安全性成正比　　2月25日，记者浏览电商平台发现，目前市面上冰雪运动护具种类多样，价格在几十元到几千元，对于初入雪场的“小白”来说，选购护具是一道不小的坎。“我在电商平台选购滑雪运动护具的时候发现价格差别很大，很好奇这些产品的差别具体在哪里，一起滑雪的朋友在选护具时也都有这个疑惑。”消费者王女士对记者说。　　对此，记者采访了宏图仪器有限公司总经理李建华，他说：“以头盔为例，目前有3C认证的头盔最低价格在两百元左右，低于这个价格的头盔安全性是没有保障的。在3C认证的基础上，如果头盔使用了碳纤维等特殊材料，可能价格会上升到五百元以上，再往上可能就是品牌因素了。但护膝护肘等冰雪运动护具与头盔不同，目前这个领域存在一些空白，暂时没有3C认证和统一标准。知名品牌的护膝护肘等冰雪运动护具靠运动员背书来证明它的可靠性，因此会在成本里多增加一部分赛事赞助的费用。”专家指出，检测技术与统一标准的空白给消费者选购相关产品增加了一些难度。　　检测方法不完全通用　　那么此前冰雪运动护具是如何检测的呢？　　李建华介绍，在去年的五项冰球运动护具国家标准发布前，国内冰雪运动护具产品标准尚属空白，因而很多企业引用其他运动（如轮滑）的检测方法和检测仪器来检测冰雪运动护具，但实际上，不同运动方式有着很大区别，检测方法并不能完全通用。　　中国文教体育用品协会理事长张培生告诉记者，运动形式决定了护具的技术指标。专业标准工作者依据护具的使用范围、使用环境以及运动类型等因素，将使用情境和性能要求转化为对应的实验方法和技术指标，并通过专用检测设备对技术指标进行检测。比如，轮滑运动中对护膝护肘等护具的耐磨性、冲击强度和韧度就有比较高的要求，而冰球运动是对抗性较强的集体竞技项目，对护具的要求还要有冲击吸收、耐穿透、抗切割、佩戴系统稳定性等更多技术指标。　　记者了解到，目前，宏图仪器已经研发出冰雪运动专用的护具检测仪器。在本次冬奥会开始前，宏图仪器已向国家冰雪实验室交付了四款运动防护测试设备，分别是护膝摩擦试验机、撞击强度试验机、护膝撞击能量吸收试验机和模拟手腕试验机。这四款测试仪器成功交付的背后是专家突破的无数难点。　　“冰雪运动所用的护膝护腕等护具，国内并无相关检测要求及检测设备。”李建华介绍说，“我们查阅了较为严格的欧洲相关标准要求，解读产品关键性能参数及测试要求，组织结构工程师及软件工程师共同开发了护膝护腕类检测设备。以护膝撞击能量吸收试验机为例，在试验时需要仪器模拟出成年人跌倒在雪地硬物上这一情景。通过护膝吸收碰撞能量的数据采集和计算，来评判护膝抗能量缓冲的性能。但要获得准确的测试结果，必须要排除一切干扰因素。”　　“测试设备采用重锤冲击模拟人跌倒时膝盖所受到的冲击，然而在测试重锤下落过程中，受到空气阻力和摩擦力的影响难免会损耗一部分能量。为了保证数据的准确性，如何将损耗能量控制在标准范围内便成了研发工作组必须攻克的难点。”李建华对记者说，“在进行大量自由落体实验后，我们选择使用一种特殊低摩擦轴承，它的摩擦系数与普通工业用轴承不同，合理控制了能量的损耗范围。当摩擦系数过大时，我们的测试程序会相对提高理论测试高度，用多出来的测试高度抵消摩擦阻力和空气阻力损耗。”　　抓取碰撞时的瞬时速度和能量并实时显示出来也是研发工作组需要攻克的难题之一。“撞击碰撞往往都是在几毫秒的时间完成，行业内常规做法是用示波器来抓取时间，再用时间计算速度，但耗时长，而且无法实时显示速度数值。”李建华介绍，宏图仪器所研发的上位机测试软件，拥有独立的采集系统，不仅能实时显示测试速度，还能测试能量和加速度值及作用时间。“通过对照组的数据对比，得出护膝吸收能量值，从而测试出护膝安全系数。这是传统的PLC抓取技术不能替代的，依靠这项技术，可以说我们在国际都处于一个领先地位。”　　张培生指出，冰雪运动护具专用检测设备和技术的成功研发有利于保障冰雪运动爱好者的人身安全，促进护具市场的健康发展，推动冰雪运动的普及。据悉，宏图仪器开发的冰雪运动护具检测仪器现已交付SGS试验室、TUV实验室、新加坡Intertek以及深圳天祥检测试验室用于“实战”检测。　　标准、市场和产品多维度发力　　专家认为，如果把测试技术看作方法，国家标准看作理论，想要促进一个产品的健康发展，需要同时从理论与方法两方面下手。　　据悉，2021年底，受中国轻工业联合会委托，中国文体用品协会组织和制定的16项冰雪运动用品国家标准中包含的5项冰球运动护具标准已经正式发布；滑雪运动头盔的安全要求和试验方法（冰雪运动护具系列的第1部分）的国家标准也通过了项目报批，将于近期发布。“2022年，我们把滑雪运动护具系列的护胸护背、护臀、护腕护手、护肘护膝和护脸安全要求和实验方法五个部分的国家标准制定工作列为协会标准重点工作优先开展和完成。”张培生说。　　张培生对记者说：“在进行标准制定组织工作的同时，我们也正在依据运动防护用具制造（C2444）的范畴组建运动护具专委会，这样协会可以从标准、市场、产品多维度发力，更好地开展运动护具国家标准制定、宣贯和认证认可工作，提升企业技术研发能力，推进产品升级换代，规范行业自律。这一系列的举措对推动我国冰雪运动的普及、全民健身活动的广泛展开和保障运动者的安全具有重要的经济意义和社会意义。”

2023年4月7日，中国通用机械工业协会和中国仪器仪表行业协会联合在西安组织召开了“油品界面智能检测仪(YZCKJMY）”产品鉴定会，该产品由国家石油天然气管网集团有限公司华南分公司和西安航天动力研究所联合自主研制。鉴定会由中国通用机械工业协会会长黄鹂主持。油品界面智能检测仪鉴定会会议现场中国机械工业联合会原总工程师隋永滨担任鉴定委员会专家组组长、原机械工业部仪表司副司长朱明凯担任副组长，专家组成员由来自南阳防爆电气公司、西北工业大学、国家管网北方管道公司、中石化石油工程设计公司、中科院西安光机所、国家管网东部原油储运等单位的共9位专家组成。鉴定委员会专家听取了研制单位的技术总结报告，审查了相关文件资料，现场查看了样机并见证了产品的部分性能测试试验。经质询讨论，专家委员会一致同意通过鉴定，研制的油品界面智能检测仪具有自主知识产权，性能指标达到国际同类产品先进水平，建议推广应用。油品界面智能检测仪产品实物油品界面智能检测仪为国内首台自主研发的油品界面智能检测仪，具有100%自主知识产权，已经在国家管网华南分公司、北方管道公司及国家管网华中公司等单位进行了近百台产品的配套，已经安装投用的产品经用户反馈，工作状态稳定，界面分辨明显，可完全替代进口产品，受到了广泛好评。