Мягкий датчик может отображать точки давления у людей с ампутированными конечностями

Исследователи из Университета штата Северная Каролина разработали новую мягкую гибкую сенсорную систему, предназначенную для отображения точек давления у людей с ампутированными конечностями.

Доброволец с ампутированной ногой

В исследовании, опубликованном в журнале IEEE Sensors Journal , исследователи изучали, как их прототип пластыря, который включает в себя решетку из электропроводящих нитей и подключается к компьютеру, может помочь обнаружить точки давления в гнезде протеза конечности инвалида.

В состав команды вошли исследователи в области текстильной, электротехнической, компьютерной и биомедицинской инженерии из штата Северная Каролина.
Главный автор исследования Джордан Таблор, аспирант Текстильного колледжа штата Северная Каролина, объяснил, что жесткие датчики обычно используются для измерения давления в протезах.

“Они жесткие, они громоздкие, они могут быть тяжелыми”, — сказал Таблор в своем заявлении. “Это не те вещи, которые ампутанты могут использовать ежедневно, потому что жесткие датчики влияют на посадку протезов ампутантов.” Он добавил, что они также могут вызывать дискомфорт, что побудило команду разработать датчик, который можно было бы интегрировать и использовать более регулярно, не вызывая дальнейшего дискомфорта у пользователя.

Исследователи сказали, что их первый эксперимент включал проверку того, может ли пластырь обнаруживать изменения давления при наложении на протез, повернутый под разными углами. Затем они проверили изменения давления, когда здоровый человек носил пластырь датчика при ходьбе с адаптером с согнутыми коленями и при переносе веса между ног.

Текстильный датчик-накладка для ампутантов

Затем доброволец с ампутированной голенью надел пластырь на подкладке протеза конечности в тех областях, где обычно оказывается более высокое давление. Они проверили накладку датчика, пока доброволец переносил вес и ходил по беговой дорожке обнаружили, что система долговечна и может надежно отслеживать изменения давления в гнезде.

Часть их работы заключалась в разработке системы, которая должна была быть легкой и достаточно маленькой для использования человеком. По словам команды, они создали сенсорную нашивку, сшив нити вместе таким образом, что они создали электромагнитное поле и применили небольшое количество электроэнергии с помощью небольшой батареи. Они обнаружили, что могут измерить величину электрического заряда, притягивающего нити вместе в каждой точке решетки.

Заряды меняются в зависимости от того, насколько близко нити находятся друг к другу, что связано с тем, какое давление прикладывает владелец. Они соединяли нити, изолировали их, укладывали на текстильную ткань и подключали к небольшому электронному устройству для сбора данных. Для беспроводного отслеживания результатов измерений был также включен небольшой радиоприемник.

Исследователи заявили, что сейчас они работают над созданием собственного текстильного волокна, чтобы обнаруживать не только изменения давления в суставной впадине протеза. Их следующий шаг-интегрировать датчики непосредственно в протезные гнезда или в носимый предмет.