假肢臂可以提供受控的感觉反馈

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失去手臂不一定意味着失去所有的触觉,这得益于用温和的电反馈刺激神经的假肢手臂。

伊利诺伊大学的研究人员开发了一种控制电流的控制算法,使假肢使用者感到稳定的感觉,即使电极开始脱落或汗液堆积。

“我们给那些失去了手的人以感觉。我们的想法是,我们不再希望假手感觉像一个工具,我们希望它感觉像是身体的延伸,”Aadeel Akhtar说,他是伊利诺伊大学神经科学计划和医学科学研究院的医学博士。阿克塔尔是一篇论文的主要作者,该论文描述了科学机器人出版的感官控制模块,以及一家开发低成本仿生武器的创业公司的创始人和首席执行官。

“商业假肢没有良好的感官反馈。这是向修复体使用者提供可靠的感觉反馈的一步。

提供神经刺激的假肢手臂在指尖上有传感器,因此当使用者接触到某物时,皮肤上的电信号对应于手臂施加的压力量。例如,轻触会产生光感觉,但是硬推会有更强的信号。

然而,这项研究的主要研究者Timothy Bretl教授说,给用户提供可靠的反馈存在很多问题。在通常的磨损过程中,连接到皮肤的电极可以开始剥离,导致在附着的区域上形成电流,这会给使用者带来痛苦的冲击。另外,汗液会阻碍电极和皮肤之间的连接,因此用户感觉不到或者根本没有反馈。

“稳定、可靠的感觉体验可以显著改善假肢使用者的生活质量,”Bretl说。

控制器监测患者正在经历的反馈,并自动调节当前水平,以使使用者感到稳定的反馈,即使在出汗或电极被剥离75%时。

研究人员在两名患者志愿者身上测试了控制器。他们进行了测试,其中电极逐渐剥离,发现控制模块减少电流,以便用户报告稳定的反馈而无冲击。他们还让病人进行一系列日常工作,这些任务可能会由于汗水而失去知觉:爬楼梯,敲打钉子到板上,在椭圆机上跑步。

“我们发现,当我们没有使用我们的控制器时,用户在活动结束时再也感觉不到感觉了。然而,当我们有了控制算法,在活动之后,他们说他们仍然可以感觉到感觉很好,“Akhtar说。

AkHTAR说,增加受控刺激模块将比假体本身花费更少。虽然我们还不知道成本的确切分解,但我们的目标是让它完全被保险所覆盖,而不是为用户掏腰包。

该小组致力于微型化提供电反馈的模块,使其适合于假肢臂而不是连接到外部。他们还计划进行更广泛的患者测试与一个更大的参与者群体。

“一旦我们得到了一个小型化的刺激器,我们计划做更多的耐心测试,在那里他们可以把它带回家一段较长的时间,并且我们可以评估他们在日常生活活动中的感受。我们希望我们的用户能够可靠地感觉和保持像孩子的手一样精致的东西,”Akhtar说。“这是迈向假肢的一步,它变成了身体的延伸,而不仅仅是另一种工具。”

美国国立卫生研究院和国家科学基金会支持这项工作。

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