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研究发现,假肢可以提供受控的感觉反馈
2020-12-29    阅读量:34470    新闻来源:互联网     |  投稿

失去手臂并不一定意味着失去所有触觉,这要归功于假肢以温和的电反馈刺激神经。


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伊利诺伊大学的研究人员开发了一种控制算法,该算法可调节电流,使假肢使用者感到稳定的感觉,甚至当电极开始剥落或当汗水积聚。


医学博士Aadeel Akhtar表示:“我们正在给失去了手的人回馈中国机械网okmao.com。我们的想法是,我们不再希望将假手感觉像是一种工具,我们希望它感觉像是身体的延伸。”


博士 伊利诺伊大学神经科学课程和医学学者课程的学生。阿赫塔尔(Akhtar)是描述感觉控制模块的论文的主要作者,该论文发表在《科学机器人》上,也是PSYONIC的创始人兼首席执行官,该公司是开发低成本仿生武器的初创公司。


他说:“商业义肢没有良好的感觉反馈。这是向义肢使用者提供可靠的感觉反馈的一步。”


提供神经刺激的假肢在指尖具有传感器,因此,当用户接触某物时,皮肤上的电信号对应于胳膊所施加的压力。例如,轻触会产生光感,但是硬按会产生更强的信号。


但是,这项研究的主要研究者,航空工程学教授蒂莫西·布雷特尔(Timothy Bretl)说,向用户提供可靠的反馈存在许多问题。


在长时间的普通佩戴过程中,连接到皮肤的电极可能会开始剥落,从而在保持附着的区域上积聚电流,这会给用户带来痛苦的电击。或者,汗水会阻碍电极和皮肤之间的连接,从而使用户感觉不到反馈,甚至根本没有反馈。


病人通过与假肢集成的感觉控制模块执行各种日常任务。图片来源:伊利诺伊大学Aadeel Akhtar

Bretl说:“稳定,可靠的感觉体验可以显着改善假肢使用者的生活质量。”


控制器监视患者的反馈,并自动调整电流水平,即使在出汗或电极剥落75%时,用户也能感受到稳定的反馈。

 

研究人员在两名患者志愿者身上测试了控制器。他们进行了一项测试,将电极逐渐剥离,发现控制模块降低了电流,因此用户报告了稳定的反馈而没有电击。


他们还让患者执行一系列日常任务,这些任务可能因出汗而导致感觉丧失:爬楼梯,将钉子钉在板上并在椭圆机上跑步。


“我们发现,当我们不使用控制器时,用户在活动结束时再也感觉不到。但是,当我们启用控制算法时,活动结束后他们仍然感觉到感觉还不错,”阿赫塔尔说。


阿赫塔尔说,增加受控刺激模块的成本将远低于假肢本身。“尽管我们尚不知道确切的费用明细,但我们的目标是使它完全由保险覆盖,而不会给用户带来任何自付费用。”


该小组正在致力于使提供电反馈的模块最小化,以便使其可安装在假肢中,而不是固定在外部。他们还计划与更多的参与者进行更广泛的患者测试。


“一旦获得了小型刺激器,我们计划进行更多的患者测试,使他们可以长时间将其带回家,我们可以评估他们在进行日常生活活动时的感觉。


我们希望用户能够可靠地感觉和握住像孩子的手一样细腻的东西,”阿赫塔尔说。“这是朝着制造假肢的方向迈出的一步,该假肢已成为人体的延伸,而不仅仅是其他工具。”


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