近日，西安电子科技大学集成电路学部郝跃院士团队常晶晶教授、李迎春博士（第一作者）和李向宁副教授等人在《Science》合作期刊《Research》（IF 10.9，中科院一区TOP）上发表题为“Mantis-Leg-Inspired Smart Insole Integrating Closed-Loop Power Supply for Advanced Wearable Gait Diagnostics”的文章，论文第一单位为西安电子科技大学，通讯作者为常晶晶教授、李向宁副教授，以及合作单位的刘彦楠副教授（西北大学）和徐峰教授（西安交通大学）。论文报道了一种具有 AI 增强力学诊断功能的能量自主仿生鞋垫，该智能系统通过多学科协同设计，实现了高分辨足底压力感知、能量闭环采集和人工智能辅助的步态智能诊断。

精准诊断与科学干预下肢功能障碍性疾病，有赖于持续的步态监测。然而，现有可穿戴设备受限于传感精度不足、续航能力薄弱及智能数据分析效能低下等问题，难以满足临床需求。

针对上述痛点，本研究提出一款全集成式仿生智能鞋垫，通过三项协同创新突破技术瓶颈。其一，受螳螂腿部分级机械传感结构的启发，本研究设计出双微结构电容传感器。该传感器检测下限低至 0.10 Pa，最大检测量程高达 1.4 MPa，可精准区分从微弱到高强度的压力变化；同时，其机械稳定性优异，历经 12000 次循环加载后性能无显著衰减，性能优于现有柔性压力传感器，适用于鞋垫穿戴场景。其二，通过集成纳米钙钛矿太阳能电池与高容量锂硫电池，实现了器件的自供能运行，其平均光电转换效率达 11.21%，储能效率达 72.15%。其三，基于 16 通道无线模块传输的时空压力数据，嵌入人工智能算法进行数据分析，所构建模型对足弓异常的识别准确率达 96.0%，对 12 种病理步态模式的分类准确率达 97.6%。

综上，本研究通过仿生高分辨率传感、可持续能源供给与智能力学诊断三项核心技术突破，构建了一套闭环可穿戴监测平台，并完成临床验证。该系统在疾病早期筛查、个性化康复治疗及远程健康管理领域具备广阔的应用前景。

论文链接：http://spj.science.org/doi/10.34133/research.1063