北卡罗莱纳州立大学劳拉·奥列尼亚茨 研究人员发现一种纺织传感器可以检测假肢承窝上的压力点
学分:北卡罗来纳州立大学 北卡罗来纳州立大学的研究人员在一项新的研究中报告说，一种由导电纱线制成的柔软、灵活的传感器系统可以帮助绘制截肢者假肢插座中有问题的压力点
在《电气和电子工程师协会传感器杂志》上，北卡罗来纳州立大学的研究人员报道了这种基于纺织品的轻质传感器原型贴片
该设备包含一个导电纱线网格，并连接到一个微型计算机
他们在假肢上测试了该系统，并在两名人类志愿者的行走实验中发现，该系统能够实时可靠地跟踪压力变化
“人们通常用来测量假肢内部压力的是刚性传感器，”该研究的第一作者乔丹·塔博尔说，他是北卡罗来纳州立纺织学院的研究生
“它们坚硬，体积庞大；它们可能很重
这些都不是截肢者可以每天使用的东西，因为刚性传感器对截肢者假肢的适配性有负面影响
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，并且可以更经常地佩戴
" 在一项实验中，研究人员测试了当他们将贴片放在假肢上，并以不同的角度转动时，贴片是否能检测到压力的变化
然后，他们用它来测试当一个身体健康的人戴着传感器贴片，带着弯曲的膝盖适配器行走，并在两腿之间转移重量时的压力变化
在他们的最后一个实验中，一名下肢截肢的志愿者将补片戴在假肢衬里上，在假肢通常施加较高压力的区域
当志愿者转移体重并在跑步机上行走时，他们测试了传感器贴片，发现该系统经久耐用，能够可靠地监测插座中的压力变化
“我们几年前想到的这种方法确实有效，而且是一种易于制造的技术，”该研究的合著者图沙·戈什说
“你不能把不舒服或不安全的材料放在皮肤旁边
因此，我们总是把身边的东西放在一起，这些东西既柔软又灵活
“戈什是威廉·阿
北卡罗来纳州威尔逊纺织学院纺织工程、化学和科学特聘教授
研究人员的部分工作包括将传感器系统设计得足够轻便和小巧，以供人类使用
这项工作是北卡罗来纳州纺织、电气、计算机和生物医学工程研究人员之间的合作
这些人体实验是由康复工程研究人员进行的，他们由黄青领导，他是北卡罗来纳州立大学生物医学工程联合系的杰克逊家族杰出教授，也是这篇论文的资深合著者
他们通过将纱线缝合在一起，以产生电磁场的方式来制造传感器贴片
当研究人员将纱线缝成一个格子，并使用一个小电池施加少量电能时，他们发现他们可以测量在每个格子点将纱线拉在一起的电荷数量
电荷的变化取决于纱线之间的紧密程度，这与穿着者施加的压力大小有关
他们把纱线连接起来，绝缘，放在纺织物上，然后把它们连接到一个小型电子设备上来获取数据
他们还包括一个小收音机，以便无线跟踪测量结果
“我们将纺织纤维连接到一个略大于四分之一的电路上，该电路可以扫描多达10×10根纤维，”该研究的合著者、北卡罗来纳州电子工程教授阿尔珀·博兹库尔特说
“这给了我们100个测量点
一切都与微型计算机相连，微型计算机有一个无线电用于无线数据跟踪
" 虽然研究人员使用了商业上可获得的纱线进行研究，但他们也在开发自己的纺织纤维，以检测截肢者假肢接受腔中的压力变化
该项目的下一步是将传感器直接集成到假肢接受腔中，或者集成到可穿戴物品中
他们还需要在更大的研究中研究传感器的潜在临床价值
黄说:“我们更广阔的愿景是设计一种类似袜子的东西，或者将传感器系统集成到假肢接受腔中，这样当一个人戴上假肢时，他们就能够监测压力分布和其他测量方面发生的情况。”
这项名为“用于监测假肢接受腔接口的基于纺织品的压力传感器”的研究发表在1月26日的《电气和电子工程师协会传感器杂志》上
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