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。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，北卡羅來納州立大學(xué)的研究人員在一項新的研究中報告說。

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

“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�，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，因為剛性傳感器會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。

在一項實驗中，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，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)一個身體健全的人在使用彎曲的膝蓋適配器行走時佩戴傳感器貼片并在雙腿之間移動體重時的壓力變化。

在他們一個實驗中，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)移體重并在跑步機上行走時測試了傳感器貼片，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。“你不能把不舒服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)計得足夠輕巧，足夠小，供人類使用。這項工作是北卡羅來納州立大學(xué)紡織，電氣，計算機和生物醫(yī)學(xué)工程研究人員之間的合作。人體實驗由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，他們發(fā)現(xiàn)他們可以測量在每個晶格點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小型電子設(shè)備以捕獲數(shù)據(jù)。它們還包括一個小型無線電，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個測量點。一切都連接到一臺微型計算機，該計算機具有用于無線數(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值。

“我們更廣泛的愿景是設(shè)計類似襪子的東西，或者將傳感器系統(tǒng)集成到假肢插座中，因此當(dāng)一個人戴上假肢時，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。