un morbido, un sistema di sensori flessibili creato con fili elettricamente conduttivi potrebbe aiutare a mappare i punti di pressione problematici nell'invasatura dell'arto protesico di un amputato, i ricercatori della North Carolina State University riferiscono in un nuovo studio.

In IEEE Sensors Journal , ricercatori della North Carolina State University hanno riferito sul peso leggero, patch prototipo di sensore a base di tessuto morbido. Il dispositivo incorpora un reticolo di fili conduttivi ed è collegato a un minuscolo computer. Hanno testato il sistema su un arto protesico e in esperimenti di deambulazione con due volontari umani, trovare il sistema potrebbe monitorare in modo affidabile le variazioni di pressione in tempo reale.

"Quello che le persone usano comunemente per misurare la pressione all'interno delle protesi sono sensori rigidi, " ha detto il primo autore dello studio Jordan Tabor, uno studente laureato presso l'NC State College of Textiles. "Sono duri, sono ingombranti; possono essere pesanti. Queste non sono cose che gli amputati possono usare quotidianamente perché i sensori rigidi influenzano negativamente l'adattamento delle protesi degli amputati. Anche i sensori rigidi possono causare disagio. Abbiamo progettato sensori che possono essere integrati nei tessuti in modo da non causare ulteriori disagi per l'utente, e potrebbe essere indossato su base più regolare."

In un esperimento, i ricercatori hanno testato se il cerotto potesse rilevare i cambiamenti di pressione quando lo hanno posizionato su un arto artificiale, girato con diverse angolazioni. Quindi lo hanno usato per testare i cambiamenti di pressione quando una persona abile indossava il cerotto del sensore mentre camminava con un adattatore per ginocchia piegate e mentre spostava il peso tra le gambe.

Nel loro ultimo esperimento, un volontario con una gamba amputata ha indossato il cerotto sul rivestimento dell'arto protesico nelle aree in cui l'arto protesico applica tipicamente una pressione maggiore. Hanno testato il cerotto del sensore mentre il volontario spostava il peso e camminava su un tapis roulant, trovando che il sistema era durevole e poteva monitorare in modo affidabile i cambiamenti di pressione nella presa.

"Questo approccio a cui abbiamo pensato qualche anno fa funziona, ed è una tecnologia facilmente realizzabile, " disse Tushar Ghosh, l'autore corrispondente dello studio. "Non puoi mettere materiali vicino alla pelle che sono scomodi e potrebbero non essere sicuri. Quindi stiamo mettendo cose che vengono usate intorno a noi tutto il tempo, e sono morbidi e flessibili." Ghosh è William A. Klopman Distinguished Professor of Textile Engineering, Chimica e scienze presso il Wilson College of Textiles di NC State.

Parte del lavoro dei ricercatori ha riguardato la progettazione del sistema di sensori in modo che fosse leggero e sufficientemente piccolo per l'uso umano. Il lavoro è stato una collaborazione tra ricercatori nel settore tessile, elettrico, ingegneria informatica e biomedica presso NC State. Gli esperimenti sull'uomo sono stati eseguiti da ricercatori di ingegneria della riabilitazione guidati da Helen Huang, il Jackson Family Distinguished Professor presso il Dipartimento congiunto di ingegneria biomedica UNC / NC e coautore senior dell'articolo.

Hanno creato la patch del sensore cucendo insieme i fili in modo tale da creare un campo elettromagnetico. Quando i ricercatori hanno cucito i fili in un reticolo, e applicato una piccola quantità di energia elettrica utilizzando una piccola batteria, hanno scoperto di poter misurare la quantità di carica elettrica che unisce i fili in ogni punto del reticolo. Le cariche cambiavano a seconda di quanto erano vicini i fili tra loro, che si riferiva a quanta pressione veniva applicata da chi lo indossava. Collegavano i filati, li ha isolati, adagiatele su un tessuto, e li ha collegati a un piccolo dispositivo elettronico per acquisire i dati. Includevano anche una piccola radio per tracciare le misurazioni in modalità wireless.

"Abbiamo collegato le fibre tessili a un circuito elettrico poco più grande di un quarto, e che può scansionare fino a 10 per 10 fibre, ", ha affermato l'autore corrispondente dello studio Alper Bozkurt, professore di ingegneria elettrica presso la NC State. "Questo ci dà 100 punti di misurazione. Tutto è collegato a un minuscolo microcomputer, che ha una radio per il monitoraggio dei dati wireless."

While researchers used a yarn that was commercially available for the study, 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, "Ha detto Huang.

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