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纺织传感器贴片可以检测被截肢者有问题的压力点

http://www.b2b.hc360.com 中国金属加工网 信息来源:Author发布时间:2021年02月24日浏览:630

北卡罗莱纳州立大学的研究人员在一项新研究中报告说,由导电纱线制成的柔软,灵活的传感器系统,可以帮助绘制被截肢者假肢中有问题的压力点。

北卡罗莱纳州立大学的研究人员报道了基于轻质,柔软纺织品的传感器原型贴片。该设备结合了导电纱的格子,并连接到小型计算机。他们在假肢上和两名人类志愿者的步行实验中测试了该系统,发现该系统可以实时可靠地跟踪压力变化。

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该研究的第一作者乔丹·塔博尔(Jordan Tabor)说:“人们通常用来测量假肢内部压力的是刚性传感器。” “它们很硬,它们很笨重。这不是截肢者每天都可以使用的东西,因为刚性传感器会对截肢者的假体的贴合性产生负面影响。刚性传感器也会引起不适。我们设计了传感器可以以不会给使用者带来任何额外不适的方式集成到纺织品中,并且可以更经常地穿着。”

在一项实验中,研究人员测试了将贴片放置在以不同角度旋转的人造肢体上时,能否检测到压力变化。然后,当一个健壮的人在用弯曲的膝盖适配器行走时并在双腿之间转移其体重时,他们戴着传感器贴片来测试压力变化。

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在他们的最后一个实验中,一名小腿截肢的志愿者在假肢通常施加较高压力的区域戴上了假肢衬里的贴片。他们在志愿者转移重量并在跑步机上行走时测试了传感器贴片,发现该系统坚固耐用,可以可靠地监控插座中的压力变化。

该研究的共同通讯作者Tushar Ghosh说:“几年前我们想到的这种方法确实有效,并且是一种易于制造的技术。” “您不能将不舒服且可能不安全的材料放在皮肤旁边。因此,我们一直在使用在我们周围使用的,柔软而有弹性的东西。” 戈什(Ghosh)是北卡罗来纳州州立大学威尔逊纺织学院的纺织工程,化学与科学教授William A. Klopman。

研究人员的部分工作涉及将传感器系统设计为轻巧且足够小以供人类使用。这项工作是北卡罗来纳州立大学的纺织,电气,计算机和生物医学工程研究人员之间的合作。人体实验是由UNC / NC国家生物医学工程联合部门的Jackson杰出教授,该论文的资深合著者Helen Huang领导的康复工程研究人员进行的。

他们通过将纱线缝在一起以产生电磁场的方式来创建传感器贴片。当研究人员将纱线缝成格子状,并使用小型电池施加少量电能时,他们发现他们可以测量将每个格子点处的纱线拉在一起的电荷量。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有关。他们将纱线连接起来,使其绝缘,然后将它们放在织物上,然后将它们连接到小型电子设备上以捕获数据。他们还包括一台小型收音机,以无线方式跟踪测量结果。

该研究的同时通讯作者,北卡罗来纳州立大学电气工程学教授阿尔珀·博兹库特(Alper Bozkurt)说:“我们将纺织纤维连接到比四分之一大一点的电路上,并且可以扫描多达10乘10根纤维。” “这为我们提供了100个测量点。所有设备都连接到一台微型计算机,该计算机具有用于无线数据跟踪的无线电。”

尽管研究人员使用的是市场上可买到的纱线,但他们还致力于开发自己的纺织纤维,以检测不仅仅是被截肢者假肢窝内的压力变化。

该项目的下一步是将传感器直接集成到假牙插座中,或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值。

“我们的广阔视野是设计类似袜子的东西,或将传感器系统集成到假牙套中,因此,当一个人穿上假牙时,他们能够监控压力分布和其他测量方面的情况。”


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