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長筒襪裝上感測器,是否就更方便量測足底壓?

長筒襪裝上感測器,是否就更方便量測足底壓? Credit: Hernan Piñera@Flickr CC BY-SA 2.0

日常生活中,總是擔心忘記許多事情,最希望的就是有人或者有什麼東西可以自動提醒你。例如說家裡的瓦斯偵測漏氣系統,每天固定要吃的藥和營養品、每月要繳的帳單..等,在生活中有些事情,如果不及時處理,事後可能要付出更多努力或者根本不可挽回。

足壓過大組織壞死

糖尿病患者而言,末梢神經和血液循環不佳,嚴重影響患者對壓力和溫度的感知,健康人會自動調整姿式來減輕足部承載的壓力,而許多糖尿病患因為感知力不足,導致足部壓力過大而不自覺,局部因此壞死造成截肢。市面上有不少可以量測足底壓力,同時傳遞壓力分佈訊號到手機的產品,但僅限於足底壓力量測,對於腳的側面和鞋子接觸面以及足背上方,都還無法量測。另外,這些鞋墊多適用在穿鞋子的狀況,若是居家不穿鞋的時候,就比較難追蹤狀況了。因此,有科學家為了解決這類問題,發展出特殊的「襪子」,讓病患能穿著使用,並且確實地偵測出整隻腳包覆時的壓力分佈。

壓力量測襪

是什麼樣特別的襪子呢?嚴格說來,就是有「壓力感應器」的襪子。歐洲最大的應用科學研究機構,位於德國符茲堡(Würzburg)的「夫朗和斐應用研究促進協會」(Fraunhofer Institute)「矽酸鹽研究所」(Silicate Research ISC)的科學家,設計的這款襪子,整合了40個非常精細的「介電彈性體」(Dielectric Elastomer)感測器,可量測壓力和分佈,取代原本生物體的神經感知功能,這些感測器主要分佈在足底,足踝和足背,不同於一般鞋墊,它有較為全面的量測範圍。這些感測器的材料是非常柔軟的矽膠彈性體薄膜,很容易和紡織品結合。薄膜的雙側都有非常具彈性的電極,當薄膜因為壓縮或伸長變形,薄膜的厚度減少,表面積增加,電容會隨壓力而增加。當穿著者處於某一個姿勢太久,以致局部壓力增加,感測器就會感應到,然後透過「導線」傳遞訊號到特殊開發的無線電子單元,這個單元包含了一個「特殊應用積體電路晶片」(application-specific integrated circuit, ASIC)和「控制器」,這個ASIC負責收集量測到的訊號,「控制器」則是將訊號以無線傳輸的方式傳達到手機或平板電腦,然後告知穿著者應該要換姿勢調整重量分配。未來,這個「控制器」要朝向如一個小鈕扣般大小的設計努力,可方便拆卸,另外還要防水、抗清潔劑的清洗。

應用於運動健身

除了感測器的設計,襪子本身的材料舒適度也必須兼顧,因為使用者可能一整天都要穿著,為了穿起來更舒適,所以採用上下兩層紡織品、中間包覆感測器的夾層方式設計。此外,除了可讓糖尿病患穿戴,也可用在運動和健身方面,慢跑時也可穿上,用來分析慢跑的姿勢和腳的動作。

文章參考:Fraunhofer-Gesellschaft
圖片來源:Hernan Piñera@Flickr  CC BY-SA 2.0


作者簡介

BioMeder

生醫人網摘的編輯。熱愛創新和用腦袋的事物,堅持文章一定要有邏輯性,藉由追蹤報導生醫領域的創新和應用來傳播知識。