可觀測吞嚥行為之壓電纖維感測器開發

Abstract

本論文旨開發可在體外觀測吞嚥行為之壓電纖維感測器，以觀測吞嚥時舌骨與甲狀軟骨抬升程度及其移動情形，用以作為觀察吞嚥過程是否完整之個人化穿戴裝置。為驗證所開發的壓電纖維感測器的性能，本研究利用超音波影像加以驗證以期能開發出能作為吞嚥障礙檢測或訓練之感測器。為了使感測器具有高靈敏度、重複使用性、及可貼附在身上之順應性，固本研究選用聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)的高分子壓電薄膜聚合物作為感測材料，並開發靜電紡絲製程技術，製作出具高排列性質之壓電絲線陣列。為提升穿戴性及超音波通透性，本研究開發矽橡膠封裝製程，以及使用石墨烯鍍銀雙電極，提升整體感測器的柔性及拉伸性能，並可具有極佳之防水性能，可直接與超音波進行量測且能同時驗證。本研究開發以四組壓電纖維感測器同時量測舌骨、舌骨上方1 cm、甲狀軟骨及甲狀軟骨上方1.5 cm於吞嚥時所造成的體表皮膚形變資訊，用以觀測吞嚥過程，並使用超音波影像作為參照依據，開發出以壓電纖維感測器監測吞嚥過程的量測方法。本研究歸納出使用四組壓電纖維感測器可以獲得以下資訊，包含(1) 吞嚥時舌骨抬升1 cm與甲狀軟骨抬升1.5 cm之時間差；(2)判別舌骨與甲狀軟骨是否抬升至一定之高度；(3)利用舌骨訊號極值及甲狀軟骨訊號極值可以判別舌骨與甲狀軟骨最接近的時間點。此研究證明，本研究所開發的壓電纖維感測器可以用來作為吞嚥訓練的一種穿戴裝置。