研究人員發(fā)現(xiàn)，紡織傳感器可以檢測假肢窩上的壓力點(diǎn)。來源：北卡羅來納州立大學(xué)

用導(dǎo)電紗線創(chuàng)建的柔軟，靈活的傳感器系統(tǒng)可以幫助繪制截肢者假肢窩中的問題壓力點(diǎn)，北卡羅來納州立大學(xué)的研究人員在一項(xiàng)新的研究中報(bào)告說。

在IEEE傳感器雜志上，北卡羅來納州立大學(xué)的研究人員報(bào)道了輕質(zhì)，柔軟的基于紡織品的傳感器原型補(bǔ)丁。該設(shè)備包含導(dǎo)電紗線的晶格，并連接到一臺微型計(jì)算機(jī)。他們在假肢上測試了該系統(tǒng)，并與兩名人類志愿者進(jìn)行了步行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)可以可靠地實(shí)時(shí)跟蹤壓力變化。

“人們通常用于測量假肢壓力的是剛性傳感器，”該研究的作者，北卡羅來納州紡織學(xué)院的研究生Jordan Tabor說�！八鼈兒苡玻�很笨重;它們可能很重。這些不是截肢者可以每天使用的東西，因?yàn)閯傂詡鞲衅鲿�對截肢者假肢的貼合產(chǎn)生負(fù)面影響。剛性傳感器也會引起不適。我們設(shè)計(jì)的傳感器可以集成到紡織品中，不會給用戶帶來任何額外的不適，并且可以更經(jīng)常地佩戴。

在一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，研究人員測試了當(dāng)他們將其放置在以不同角度轉(zhuǎn)動的假肢上時(shí)，該貼片是否可以檢測到壓力的變化。然后，他們用它來測試當(dāng)一個(gè)身體健全的人在使用彎曲的膝蓋適配器行走時(shí)佩戴傳感器貼片并在雙腿之間移動體重時(shí)的壓力變化。

在他們一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，一名小腿截肢的志愿者在假肢通常施加較高壓力的區(qū)域?qū)①N片戴在假肢的襯里上。他們在志愿者轉(zhuǎn)移體重并在跑步機(jī)上行走時(shí)測試了傳感器貼片，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)經(jīng)久耐用，可以可靠地監(jiān)測插座中的壓力變化。

“我們幾年前想到的這種方法確實(shí)有效，它是一種易于制造的技術(shù)，”該研究的共同通訊作者Tushar Ghosh說�！澳悴荒馨巡皇娣�的材料放在皮膚旁邊，可能不安適。所以我們把一直在我們身邊使用的東西放在我們身邊，柔軟而有彈性。Ghosh是北卡羅來納州立大學(xué)威爾遜紡織學(xué)院紡織工程，化學(xué)與科學(xué)的William A. Klopman杰出教授。

研究人員的部分工作涉及將傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)得足夠輕巧，足夠小，供人類使用。這項(xiàng)工作是北卡羅來納州立大學(xué)紡織，電氣，計(jì)算機(jī)和生物醫(yī)學(xué)工程研究人員之間的合作。人體實(shí)驗(yàn)由UNC / NC州生物醫(yī)學(xué)工程聯(lián)合系杰克遜家族杰出教授，該論文的合著者Helen Huang領(lǐng)導(dǎo)的康復(fù)工程研究人員進(jìn)行。

他們通過將紗線縫合在一起以產(chǎn)生電磁場的方式創(chuàng)建了傳感器貼片。當(dāng)研究人員將紗線縫制成格子，并使用小電池施加少量電力時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)他們可以測量在每個(gè)晶格點(diǎn)將紗線拉在一起的電荷量。電荷根據(jù)紗線之間的距離而變化，這與穿著者施加的壓力有關(guān)。他們連接紗線，絕緣，將它們放在紡織織物上，并將它們連接到一個(gè)小型電子設(shè)備以捕獲數(shù)據(jù)。它們還包括一個(gè)小型無線電，以便無線跟蹤測量結(jié)果。

“我們將紡織纖維連接到一個(gè)略大于四分之一的電路，可以掃描多達(dá)10×10根光纖，”該研究的共同通訊作者，北卡羅來納州立大學(xué)電氣工程教授Alper Bozkurt說�！斑@給了我們100個(gè)測量點(diǎn)。一切都連接到一臺微型計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)具有用于無線數(shù)據(jù)跟蹤的無線電。

雖然研究人員使用了一種市售的紗線進(jìn)行研究，但他們也在努力開發(fā)自己的紡織纖維，以檢測截肢者假肢窩的壓力變化。

該項(xiàng)目的下一步是將傳感器直接集成到假肢插座中，或集成到可穿戴物品中。他們還需要在更大規(guī)模的研究中研究傳感器的潛在臨床價(jià)值。

“我們更廣泛的愿景是設(shè)計(jì)類似襪子的東西，或者將傳感器系統(tǒng)集成到假肢插座中，因此當(dāng)一個(gè)人戴上假肢時(shí)，他們能夠監(jiān)控壓力分布和其他測量方面發(fā)生的事情，”黃說。

“這項(xiàng)研究，”用于監(jiān)測假體插座接口的基于紡織品的壓力傳感器“，于1月21日在線發(fā)表在IEEE傳感器雜志上。