据麦姆斯咨询报道，最近一项研究报告称，科学家们发明了一种柔性可穿戴传感器，这种传感器可以集成到织物中，并检测触摸压力以及测量身体运动，可用于监测帕金森氏症患者运动症状的进展。
科学家们表示，将柔性传感器直接放置在患者鞋底或使用棉布将传感器固定在患者的膝盖或足关节上，可实时监测患者的行走问题。
该研究小组目前正在荷兰的一家帕金森康复中心，对神经退行性疾病患者进行这款传感器的应用评估。
格罗宁根大学（University of Groningen）的助理教授Ajay Kottapalli博士在一份新闻稿中说：“这种柔性传感器被用来监测患者步态的恶化情况。”
Kottapalli说，这款传感器也显示出其在防止跌倒方面的应用前景。
“一些患者已经在使用传感器系统，该系统可以通过耳机为他们提供步行速度和步长的指示。我们知道，在跌倒之前，患者的步幅会缩短。”Kottapalli说，“我们的传感器系统可以提醒他们这一点。”
这项名为“Electrospun bundled carbon nanofibers for skin-inspired tactile sensing, proprioception and gesture tracking applications”的研究发表在Nature Flexible Electronics杂志上。
帕金森氏症患者会出现震颤、动作缓慢和肌肉僵硬等运动症状。许多人也很难保持平衡和行走，并且会出现不受控制的不自主运动，这些运动会影响到头部、手臂、腿部甚至整个身体。
科学家们表示，实时测量人体运动的可穿戴电子传感器技术可能会提供有关疾病进展的宝贵信息。事实上，准确监测呼吸模式以及姿势、肌肉震颤、步态、关节和肢体的运动，有助于获得早期诊断，跟踪运动症状的变化，为患者特定的治疗计划提供支持。
目前，荷兰格罗宁根大学的科学家们利用碳纳米纤维（CNF）束制造出了可穿戴、可缝合且灵敏的传感器，这些传感器可以响应压力并测量身体的运动和位置。
尽管有带电极的衬衫可以测量肌肉活动——许多专业运动员使用的——但它们的柔性有限，分辨率低，无法准确监测人体的各种运动。
“我们的传感器会为此增加身体运动的监测，这是一种完全不同的方法。”Kottapalli说。
“除了关节运动，传感器还可以记录呼吸运动。”他补充道。
碳纳米纤维是通过一种称为静电纺丝的方法制造的。该方法可以制造出压阻纤维（电导率在拉伸时会发生变化），然后将压阻纤维以交叉模式嵌入橡胶状材料中，形成一个“像素”来测量两条纤维交叉处的运动。
Kottapalli说：“静电纺丝类似于织物的制造方法，材料可以进行‘纺织’，因此将导电纱线作为电极成为可能。”
研究小组表明，即使长时间使用，这种传感器也至少可以拉伸到原始长度的50%，并且对不同程度的压力仍然敏感。
为了证明传感器在监测人体运动方面的可行性，研究小组进行了步态实验，重点关注手腕运动、呼吸运动、行走和慢跑。
在手腕运动实验中，传感器连接到患者的左手手腕，要求患者向前或左右弯曲手腕。与较小的运动相比，较大的腕部运动会产生更强烈的信号，并且传感器可以区分向左和向右的运动。
该研究小组写道：“左右摆动手腕时信号强度的持续失配是由于佩戴者向每个方向可达到的最大弯曲角度不一致导致的。”
当传感器固定在胸腔底部的横膈膜区域时，它们在正常和深呼吸运动时会显示出不同的信号反应。
该研究小组写道：“通过观察信号强度和频率，可以清楚地区分各种呼吸模式。”
将应变传感器放置在一个人的脚后跟上，以现场测量行走和慢跑时的响应。与慢跑时出现的非常尖锐、强烈的信号峰值相比，在行走过程中，传感器会显示出更小的信号。研究人员写道，“结果表明传感器能够区分每天遇到的不同运动模式。”
这种传感器还可以集成到手套中，以进行触摸压力、手指运动、手势和运动感知等测量。这些结果表明，集成这种传感器的手套能够感知不同手指的各种运动。研究人员说，据此我们可以推测传感器的一种潜在应用——手部假肢，在这种假肢中，传感器信号可以输入患者的神经系统。
“手套可以告诉你物体的硬度，就像正常的手一样。”Kottapalli说。“这是一种独特的组合。”他补充说，“我们的传感器具有类似皮肤的功能。”
研究小组开发并测试了一种由棉布制成的运动护膝，以证明将传感器包裹在可穿戴织物类材料中的可行性。他们写道，伸直膝盖和弯曲膝盖时的信号明显不同，信号宽度也随膝盖弯曲的速度而变化，这对于精确跟踪膝关节运动非常有用。
该研究小组还证明了传感器可以测量多个点的触摸压力。在手套中，他们可以感知到手的形状和运动，模仿人类手的许多神经系统功能。
“总之，这项工作证明了电纺CNF束作为灵敏、线性且价格低廉的柔性压阻传感元件在开发用于人体运动监测和触觉传感的可穿戴织物传感器的可行性。”
