L osing ramię nie musi oznaczać utraty wszystkich zmysł dotyku, dzięki protetycznych ramion, które stymulują nerwy z łagodnym sprzężenia elektrycznego.
Pacjent może wykonywać codzienne czynności dzięki sensorycznemu modułowi kontroli zintegrowanemu z jego protezą ramienia. Naukowcy z University of Illinois opracowali algorytm kontrolny, który reguluje prąd, dzięki czemu pacjent odczuwa stabilne odczucie.
„Oddajemy sens komuś, kto stracił rękę. Chodzi o to, że nie chcemy, aby proteza dłoni była już narzędziem, chcemy, aby czuła się jak przedłużenie ciała ”- powiedział Aadeel Akhtar, doktor nauk medycznych. studentka programu neurobiologicznego i programu akademickiego medycyny na Uniwersytecie Illinois. Akhtar jest głównym autorem artykułu opisującego moduł kontroli sensorycznej, opublikowanym w Science Robotics, oraz założycielem i prezesem PSYONIC, startupu zajmującego się opracowywaniem tanich broni bionicznych. „Komercyjne protezy nie zapewniają dobrego sprzężenia sensorycznego. To krok w kierunku uzyskania wiarygodnych informacji sensorycznych dla użytkowników protez ”- powiedział.
Ramiona protetyczne posiadają czujniki w opuszkach palców zapewniające stymulację nerwów. Tak więc, gdy użytkownik wejdzie w kontakt z czymś, sygnał elektryczny na skórze odpowiada wielkości nacisku wywieranego przez ramię. Weźmy na przykład butelkę z wodą, która generowałaby wrażenie świetlne, ale mocne naciśnięcie dawałoby silniejszy sygnał.
Timothy Bretl, główny badacz badania, powiedział, że „było wiele problemów z przekazywaniem użytkownikom wiarygodnych informacji zwrotnych. Podczas zwykłego noszenia z biegiem czasu, elektrody połączone ze skórą zaczęły się odklejać, co może powodować generowanie prądu elektrycznego w obszarze, który pozostaje przyczepiony, co może spowodować bolesny szok dla użytkownika. Pocenie się może również spowodować przerwanie połączenia między elektrodą a skórą, przez co użytkownik nie odczuje w ogóle żadnego sprzężenia zwrotnego. „Stałe, niezawodne doznania sensoryczne mogą znacząco poprawić jakość życia użytkownika protezy” - powiedział Bretl.
Informacje zwrotne, których doświadcza pacjent, są monitorowane przez kontroler, który umożliwia użytkownikowi dostosowanie bieżącego poziomu w celu uzyskania stałej informacji zwrotnej. Nawet w momencie pocenia się lub gdy elektrody są odklejone w 75%. Naukowcy przetestowali kontroler na dwóch pacjentach, przeprowadzili test, w którym elektrody zostały w niekonwencjonalny sposób oderwane i odkryli, że moduł kontrolera automatycznie zmniejszał prąd elektryczny, dzięki czemu cierpliwie zgłaszał stabilne sprzężenie zwrotne bez żadnego wstrząsu. W teście użytkownik wykonywał również codzienne czynności (takie jak: wchodzenie po schodach, wbijanie gwoździa w deskę i bieganie na maszynie eliptycznej), które mogą powodować utratę czucia na skutek potu.
„Odkryliśmy, że kiedy nie używaliśmy naszego kontrolera, użytkownicy nie mogli już odczuwać tego wrażenia pod koniec czynności. Jednak kiedy mieliśmy włączony algorytm kontrolny, po wykonaniu czynności powiedzieli, że nadal dobrze czują to uczucie ”- powiedział Akhtar.
Dodanie kontrolowanego modułu stymulacyjnego kosztowałoby znacznie mniej niż sama proteza, powiedział Akhtar. „Chociaż nie znamy jeszcze dokładnego podziału kosztów, naszym celem jest całkowite pokrycie kosztów przez ubezpieczenie bez ponoszenia przez użytkowników dodatkowych kosztów”.
Zespół pracuje nad wielkością modułu zapewniającego elektryczne sprzężenie zwrotne. Zmniejszenie rozmiaru pomaga w dopasowaniu go do wnętrza protezy zamiast mocowania zewnętrznego. Planują również testy z więcej nie. pacjentów za zapewnienie lepszych rozwiązań.
„Kiedy już otrzymamy zminiaturyzowany stymulator, planujemy przeprowadzić więcej testów na pacjentach, podczas których będą mogli go zabrać do domu na dłuższy okres czasu i będziemy mogli ocenić, jak się czują podczas wykonywania codziennych czynności. Chcemy, aby nasi użytkownicy mogli niezawodnie czuć i trzymać rzeczy tak delikatne jak dłoń dziecka ”- powiedział Akhtar. „To krok w kierunku wykonania protezy ręki, która stanie się przedłużeniem ciała, a nie tylko kolejnym narzędziem”.