北卡罗来纳州立大学在一项新研究中，采用导电纱线创建的柔软柔性的传感器系统可以帮助北卡罗来纳州立大学的研究人员映射截肢者的假肢肢体的问题。
在一世Eee传感器杂志，来自北卡罗来纳州立大学的研究人员报告了轻量级，软纺织品的传感器原型贴片。该装置包含一个导电纱线并连接到微小的计算机。他们在假肢肢体上测试了系统，并用两个人类志愿者进行了行走实验，发现该系统可以实时地跟踪压力变化。
“人们通常用来测量假肢内的压力是刚性传感器，”第一个作者说乔丹塔罗斯她是北卡罗来纳州威尔逊纺织学院的一名研究生。“它们又硬又笨重;它们可能很重。这些都不是被截肢者可以在日常生活中使用的东西，因为刚性传感器会对被截肢者的假肢产生负面影响。刚性传感器也会引起不适。我们设计的传感器可以集成到纺织品中，不会给用户带来任何额外的不适，而且可以更经常地佩戴。”
在一个实验中，研究人员在将其放置在人造肢体上时，贴片是否可以检测压力的变化，以不同的角度转动。然后，当能够身体的人穿着弯曲适配器时，它们使用它来测试压力变化，同时使用弯曲适配器行走，同时在腿部之间移动它们的重量。
在他们的最后一个实验中，在假肢肢体通常施加更高的压力的区域中，截肢下腿的志愿者们穿着它们的假肢衬里上的贴片。它们在志愿者换档的同时测试了传感器贴片，并在跑步机上行走，找到系统耐用，可以可靠地监控插座中的压力变化。
“我们几年前认为的这种方法确实有效，这是一种易于生产的技术，”Tushar Ghosh.，研究的合作作者。“你不能把物资放在不舒服的皮肤旁边，并且可能不安全。所以我们把一直在我们身边使用的东西，柔软而灵活。“Ghosh是NC威尔逊威尔逊纺织学院威廉A. Klopman杰出教授的纺织工程，化学与科学教授。
研究人员的一部分涉及设计传感器系统的重量轻，足够小，以便人类使用。该工作是纺织，电气，计算机和生物医学工程的研究人员在NC状态的合作。人体实验是由领导的康复工程研究人员进行的海伦黄他是北卡罗来纳大学/北卡罗来纳州联合生物医学工程系杰克逊家族杰出教授，也是该论文的高级合著者。
它们通过以它们创建电磁场的方式缝制纱线来创建传感器贴片。当研究人员将纱线缝成晶格时，使用小电池施加少量电力，它们发现它们可以测量在每个格子点处将纱线拉在一起的电荷量。收费根据纱线在一起的近距离而改变，这与佩戴者施加了多少压力。它们连接纱线，绝缘，将它们放在纺织面料上，并将它们连接到小型电子设备以捕获数据。它们还包括一个小型收音机，以便无线地跟踪测量。
“我们将纺织纤维连接到一个大于四分之一的电路，可以扫描多达10个纤维，”研究的共同作者表示高山Bozkurt他是北卡罗来纳州立大学(NC State)电气工程教授。“这给了我们100个测量点。所有东西都连接到微型计算机上，微型计算机上有无线电用于无线数据跟踪。”
研究人员在研究中使用了一种可以在市场上买到的纱线，同时他们也在开发自己的纺织纤维，用于检测被截肢者假肢插槽内的压力变化。
该项目的下一步是将传感器直接集成到假肢插座中，或者进入可穿戴物品。他们还需要研究传感器在更大的研究中的潜在临床价值。
“Our broader vision is to design something like a sock, or to integrate the sensor system into the prosthetic socket, so when a person dons their prosthesis, they are able to monitor what’s happening in terms of pressure distribution and other measurements,” Huang said.
“这学习，“用于监测假肢插槽接口的基于纺织品的压力传感器”，发表在网上IEEE传感器杂志1月21日。除了Bozkurt, Ghosh, Huang和Tabor，其他作者包括Talha Agcayazi, Aaron Fleming, Brendan Thompson, Ashish Kapoor, Ming Liu和Michael Lee。该研究得到了北卡州州长创新基金、北卡州教务长奖学金、美国国家科学基金(ECCS)项目(No. 1509043)、美国国家科学基金(No. 1622451)、美国国家科学基金研究生研究项目(DGE-1252376)、协助ERC在EEC-1160483和国家卫生研究院NICHD F31HD101285。
-Oleeniacz-
编辑的注释:摘要如下。
“用于监测假肢接口的纺织压力传感器”
发表在网上IEEE传感器杂志2021年1月21日。
迪伊：10.1109 / jsen.2021.3053434
抽象的:截肢者在佩戴假肢时容易感到不适。随着截肢人口的增长，这成为一个更加普遍和紧迫的问题。现在需要新的假体技术来建造更舒适和安装良好的衬垫和插槽。人们普遍认为，发展新型假肢技术的一个障碍是缺乏实用的内窝传感器来监测内窝环境(ISE)，即残肢和内窝之间的区域。在这里，我们提出了一个电容压力传感器，通过一个简单的，可扩展的缝纫过程，使用商业可导电纱线和纺织材料。这种全纺织传感器为监测ISE提供了一个柔软、灵活和舒适的传感系统。我们提供了低功耗传感器系统的详细信息，能够从多达四个传感器阵列进行高速数据采集。此外，我们演示了两种自定义设置，以在模拟假肢环境中测试和验证基于纺织品的传感器。最后，我们利用基于纺织品的传感器来研究双侧经胫骨截肢者的ISE。结果表明，基于纺织品的传感器提供了一个很有前景的无缝监测ISE。
