Un doux, un système de capteur flexible créé avec des fils électriquement conducteurs pourrait aider à cartographier les points de pression problématiques dans l'emboîture du membre prothétique d'un amputé, des chercheurs de la North Carolina State University rapportent dans une nouvelle étude.

Dans Journal des capteurs IEEE , des chercheurs de l'Université d'État de Caroline du Nord ont signalé le poids léger, patch prototype de capteur à base de textile souple. L'appareil incorpore un réseau de fils conducteurs et est connecté à un petit ordinateur. Ils ont testé le système sur un membre prothétique et dans des expériences de marche avec deux volontaires humains, trouver le système pourrait suivre de manière fiable les changements de pression en temps réel.

"Ce que les gens utilisent couramment pour mesurer la pression dans les prothèses, ce sont des capteurs rigides, " a déclaré le premier auteur de l'étude Jordan Tabor, un étudiant diplômé du NC State College of Textiles. "Ils sont durs, ils sont encombrants; ils peuvent être lourds. Ce ne sont pas des choses que les amputés peuvent utiliser quotidiennement, car les capteurs rigides affectent négativement l'ajustement des prothèses des amputés. Les capteurs rigides peuvent également causer de l'inconfort. Nous avons conçu des capteurs qui s'intègrent dans les textiles de manière à ne pas occasionner d'inconfort supplémentaire pour l'utilisateur, et pourrait être porté plus régulièrement."

Dans une expérience, les chercheurs ont testé si le patch pouvait détecter des changements de pression lorsqu'ils l'ont placé sur un membre artificiel, tourné sous différents angles. Ensuite, ils l'ont utilisé pour tester les changements de pression lorsqu'une personne valide portait le patch capteur tout en marchant avec un adaptateur pour genoux pliés et en déplaçant son poids entre les jambes.

Dans leur dernière expérience, un volontaire avec une jambe amputée portait le patch sur la doublure de son membre prothétique dans les zones où le membre prothétique applique généralement une pression plus élevée. Ils ont testé le patch du capteur pendant que le volontaire se déplaçait et marchait sur un tapis roulant, trouver que le système était durable et pouvait surveiller de manière fiable les changements de pression dans la prise.

« Cette approche à laquelle nous avons pensé il y a quelques années fonctionne, et c'est une technologie facilement manufacturable, " a déclaré Tushar Ghosh, co-auteur de l'étude. « Vous ne pouvez pas mettre des matériaux à côté de la peau qui sont inconfortables et peuvent ne pas être sûrs. Nous mettons donc des choses qui sont utilisées autour de nous tout le temps, et sont doux et flexibles." Ghosh est le professeur distingué William A. Klopman d'ingénierie textile, Chimie et sciences au Wilson College of Textiles de l'État de Caroline du Nord.

Une partie du travail des chercheurs consistait à concevoir le système de capteurs pour qu'il soit léger et suffisamment petit pour un usage humain. Le travail était une collaboration entre des chercheurs en textile, électrique, génie informatique et biomédical à NC State. Les expériences humaines ont été réalisées par des chercheurs en ingénierie de réadaptation dirigés par Helen Huang, le Jackson Family Distinguished Professor au sein du département conjoint de génie biomédical UNC/NC State et co-auteur principal de l'article.

Ils ont créé le patch capteur en cousant les fils ensemble de manière à créer un champ électromagnétique. Lorsque les chercheurs ont cousu les fils en un treillis, et appliqué une petite quantité d'énergie électrique à l'aide d'une petite batterie, ils ont découvert qu'ils pouvaient mesurer la quantité de charge électrique rassemblant les fils à chaque point du réseau. Les charges changeaient en fonction de la proximité des fils, qui concernait la pression exercée par le porteur. Ils ont connecté des fils, les a isolés, les a posés sur une étoffe textile, et les a connectés à un petit appareil électronique pour capturer les données. Ils ont également inclus une petite radio afin de suivre sans fil les mesures.

"Nous avons connecté les fibres textiles à un circuit électrique d'un peu plus d'un quart, et qui peut numériser jusqu'à 10 par 10 fibres, " a déclaré le co-auteur de l'étude, Alper Bozkurt, professeur de génie électrique à NC State. "Cela nous donne 100 points de mesure. Tout est connecté à un petit micro-ordinateur, qui a une radio pour le suivi des données sans fil."

Alors que les chercheurs ont utilisé un fil qui était disponible dans le commerce pour l'étude, 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, " dit Huang.

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