Un parche sensor de tejido hecho de hilos conductores puede revelar puntos de presión para amputados

Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte informan en un nuevo estudio que un sistema de detección suave y flexible creado con cables conductores puede ayudar a identificar puntos de presión problemáticos en el encaje de la prótesis de una persona amputada.

a Revista de sensores IEEE, Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte informaron sobre un parche prototipo de un sensor liviano basado en tejidos. El dispositivo incluye una red de cables conectados a una pequeña computadora. Probaron el sistema en prof Extremidades protésicas Y en experimentos de caminata con voluntarios humanos, el sistema se puede encontrar de manera confiable La presión cambia En tiempo real.

«Lo que la gente suele usar para medir la presión dentro de sus prótesis son sensores rígidos», dijo el primer autor Jordan Tabor, un estudiante de posgrado de la Universidad Estatal de Textiles de Carolina del Norte. «Son rígidos, voluminosos y pueden ser pesados. No son cosas que los amputados puedan usar a diario porque los sensores duros afectan negativamente el ajuste de las prótesis amputadas. Los sensores rígidos también pueden causar incomodidad. Hemos diseñado sensores que se pueden incorporar a los textiles en un de manera que no cause ningún inconveniente adicional al usuario, y se puede usar con regularidad «.

En un experimento, los investigadores probaron si el injerto era capaz de detectar cambios en la presión cuando se colocaba sobre una prótesis y se cambiaba a diferentes ángulos. Luego lo usaron para probar los cambios de presión cuando una persona sana usa el parche sensor mientras camina con un adaptador flexor de rodilla y mientras transfiere su peso entre las piernas.

En su último experimento, a un voluntario le amputaron la pierna usando el parche sobre su forro Prótesis En zonas donde la prótesis suele tener una mayor presión. Probaron el parche del sensor mientras el voluntario cambiaba el peso y caminaba en la caminadora, y descubrieron que el sistema es duradero y puede monitorear de manera confiable los cambios de presión en el encaje.

«Este enfoque en el que pensamos hace unos años ha funcionado y es una tecnología que se puede fabricar fácilmente», dijo Tushar Ghosh, coautor del estudio. «No se pueden colocar materiales incómodos cerca de la piel que pueden no ser seguros. Por eso, colocamos las cosas que usamos a nuestro alrededor todo el tiempo, y son suaves y flexibles». Ghosh es Profesor Distinguido William A. Clubbman de Ingeniería Textil, Química y Ciencias en el Wilson College of Textiles, Carolina del Norte.

Parte del trabajo de los investigadores consistió en diseñar el sistema de sensores para que fuera lo suficientemente ligero y pequeño. Uso humano. El trabajo fue una colaboración entre investigadores en ingeniería textil, eléctrica, informática y biomédica en Carolina del Norte. Los experimentos humanos fueron realizados por investigadores en ingeniería de rehabilitación dirigidos por Helen Huang, profesora distinguida de la familia Jackson en el Departamento de Ingeniería Biomédica de la Universidad de Carolina del Norte / Carolina del Norte y una de las autoras principales de la investigación.

Crearon el parche del sensor uniendo los hilos de una manera que crea un campo electromagnético. Cuando los investigadores cosieron las cuerdas en una malla y aplicaron una pequeña cantidad de energía eléctrica usando una pequeña batería, encontraron que podían medir la cantidad de carga eléctrica que une las cuerdas en cada punto del capilar. Las cargas cambiaron dependiendo de qué tan cerca estuvieran las cuerdas entre sí, lo cual está relacionado con la cantidad de presión que aplicó el usuario. Ataron las cuerdas, las aislaron, las colocaron en una tela tejida y las conectaron a un pequeño dispositivo electrónico para capturar datos. También incluía una pequeña radio para realizar un seguimiento de las mediciones de forma inalámbrica.

«Conectamos las fibras textiles a un circuito eléctrico un poco más grande que un cuarto, y puede escanear hasta 10 x 10 fibras», dijo el coautor del estudio, Alper Bozkurt, profesor de ingeniería eléctrica en Carolina del Norte. «Esto nos da 100 puntos de medición. Todo está conectado a una microcomputadora que tiene una radio para rastrear datos de forma inalámbrica».

Si bien los investigadores utilizaron un hilo que estaba disponible comercialmente para estudiar, también están trabajando para desarrollar sus fibras de tejido para descubrir más que solo cambios de presión en el lumen de la prótesis de una persona amputada.

El siguiente paso del proyecto es fusionar un Sensores Directamente en enchufes protésicos o en un artículo portátil. También deberán examinar el valor clínico potencial del sensor en un estudio más amplio.

“Nuestra visión más amplia es diseñar algo como un calcetín, o integrar un sistema sensor en el encaje de la prótesis, de modo que cuando alguien use su prótesis, pueda monitorear lo que está sucediendo en términos de Presión Distribución y otras medidas «.

El estudio, «Sensores de presión basados ​​en textiles para monitorear interfaces de lumen protésico», se publicó en línea en Revista de sensores IEEE En Enero. 21.