Un suave El sistema de sensor flexible creado con hilos conductores de electricidad podría ayudar a mapear los puntos de presión problemáticos en el encaje de la extremidad protésica de una persona amputada. investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte informan en un nuevo estudio.

En Diario de sensores IEEE , investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte informaron sobre el peso ligero, parche prototipo de sensor suave a base de tejido. El dispositivo incorpora una red de hilos conductores y está conectado a una pequeña computadora. Probaron el sistema en una prótesis y en experimentos de caminata con dos voluntarios humanos, Encontrar el sistema podría rastrear de manera confiable los cambios de presión en tiempo real.

"Lo que la gente suele utilizar para medir la presión dentro de las prótesis son sensores rígidos, "dijo el primer autor del estudio, Jordan Tabor, estudiante de posgrado en el NC State College of Textiles. "Son duros, son voluminosos pueden ser pesados. Estas no son cosas que los amputados puedan usar a diario porque los sensores rígidos afectan negativamente el ajuste de las prótesis de los amputados. Los sensores rígidos también pueden causar molestias. Diseñamos sensores que se pueden integrar en los textiles de una manera que no cause ninguna molestia adicional al usuario, y podría usarse con más regularidad ".

En un experimento, los investigadores probaron si el parche podía detectar cambios en la presión cuando lo colocaban en una extremidad artificial, girado en diferentes ángulos. Luego lo usaron para probar los cambios de presión cuando una persona sin discapacidad usó el parche sensor mientras caminaba con un adaptador de rodilla doblada y mientras cambiaba su peso entre las piernas.

En su último experimento, un voluntario con una pierna amputada usó el parche en el revestimiento de su prótesis en áreas donde la prótesis normalmente aplica una mayor presión. Probaron el parche del sensor mientras el voluntario cambiaba de peso y caminaba en una cinta de correr, encontrar que el sistema era duradero y podía monitorear de manera confiable los cambios de presión en el encaje.

"Este enfoque en el que pensamos hace unos años funciona, y es una tecnología fácilmente fabricable, "dijo Tushar Ghosh, el coautor correspondiente del estudio. "No se pueden colocar materiales junto a la piel que sean incómodos y que puedan no ser seguros. Por lo tanto, estamos colocando cosas que se usan a nuestro alrededor todo el tiempo, y son suaves y flexibles ". Ghosh es el Profesor Distinguido de Ingeniería Textil William A. Klopman, Química y ciencia en el Wilson College of Textiles de Carolina del Norte.

Parte del trabajo de los investigadores consistió en diseñar el sistema de sensores para que fuera lo suficientemente ligero y pequeño para el uso humano. El trabajo fue una colaboración entre investigadores en textil, eléctrico, Ingeniería informática y biomédica en NC State. Los experimentos humanos fueron realizados por investigadores de ingeniería de rehabilitación dirigidos por Helen Huang, el Profesor Distinguido de la Familia Jackson en el Departamento Conjunto de Ingeniería Biomédica del Estado de la UNC / NC y coautor principal del artículo.

Crearon el parche sensor cosiendo los hilos juntos de tal manera que crearon un campo electromagnético. Cuando los investigadores cosieron los hilos en una celosía, y aplicó una pequeña cantidad de energía eléctrica usando una pequeña batería, descubrieron que podían medir la cantidad de carga eléctrica que unía los hilos en cada punto de la red. Las cargas cambiaron dependiendo de lo cerca que estuvieran los hilos, que se relaciona con la cantidad de presión aplicada por el usuario. Conectaron hilos los aisló, los puso sobre una tela textil, y los conectó a un pequeño dispositivo electrónico para capturar los datos. También incluyeron una pequeña radio para rastrear de forma inalámbrica las mediciones.

"Conectamos las fibras textiles a un circuito eléctrico que es un poco más grande que un cuarto, y que puede escanear hasta 10 por 10 fibras, "dijo el coautor correspondiente del estudio, Alper Bozkurt, profesor de ingeniería eléctrica en NC State. "Eso nos da 100 puntos de medición. Todo está conectado a una pequeña microcomputadora, que tiene una radio para el seguimiento de datos inalámbrico ".

Si bien los investigadores utilizaron un hilo que estaba disponible comercialmente para el estudio, they are also working on developing their own textile fiber to detect more than just pressure changes in the socket of an amputee's prosthetic limb.

The next step in the project is to integrate the sensors into prosthetic sockets directly, or into a wearable item. They would also need to study the sensor's potential clinical value in a larger study.

"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, "Dijo Huang.

"The study, "Textile-based Pressure Sensors for Monitoring Prosthetic-Socket Interfaces, " was published online in IEEE Sensors Journal on Jan. 21.