L osieren einen Arm hat nicht bedeuten, alle Tastsinn zu verlieren, dank Armprothesen, die Nerven mit einem milden elektrischen Feedback anregen.
Der Patient kann alltägliche Aufgaben mit einem sensorischen Kontrollmodul ausführen, das in seine Armprothese integriert ist. Forscher der University of Illinois entwickelten einen Kontrollalgorithmus, der den Strom reguliert, sodass ein Patient ein stetiges Gefühl verspürt.
„Wir geben jemandem Sensation zurück, der seine Hand verloren hat. Die Idee ist, dass wir nicht mehr wollen, dass sich die Handprothese wie ein Werkzeug anfühlt, sondern dass sie sich wie eine Erweiterung des Körpers anfühlt “, sagte Aadeel Akhtar, MD / PHD. Student im Neurowissenschaftsprogramm und im Medizinstudienprogramm an der University of Illinois. Akhtar ist der Hauptautor eines Papiers, das das in Science Robotics veröffentlichte sensorische Steuerungsmodul beschreibt, und der Gründer und CEO von PSYONIC, einem Startup-Unternehmen, das kostengünstige bionische Waffen entwickelt. „Kommerzielle Prothesen haben kein gutes sensorisches Feedback. Dies ist ein Schritt in Richtung eines zuverlässigen sensorischen Feedbacks für Benutzer von Prothesen “, sagte er.
Prothesenarme haben Sensoren in den Fingerspitzen, um die Nerven zu stimulieren. Wenn der Benutzer mit etwas in Kontakt kommt, entspricht ein elektrisches Signal auf der Haut dem Druck, den der Arm ausübt. Nehmen wir ein Beispiel, eine Wasserflasche würde ein leichtes Gefühl erzeugen, aber ein harter Druck hätte ein stärkeres Signal.
Timothy Bretl, der Hauptforscher der Studie, sagte: „Es gab viele Probleme, den Benutzern zuverlässiges Feedback zu geben. Während des normalen Verschleißes im Laufe der Zeit begannen sich die mit der Haut verbundenen Elektroden abzuziehen, was dazu führen kann, dass in dem Bereich, der angebracht bleibt, elektrischer Strom erzeugt wird, was dem Benutzer einen schmerzhaften Schlag versetzen kann. Außerdem kann das Schwitzen die Verbindung zwischen Elektrode und Haut unterbrechen, wodurch der Benutzer überhaupt keine Rückkopplung spürt. "Eine stetige, zuverlässige sensorische Erfahrung könnte die Lebensqualität eines Prothesennutzers erheblich verbessern", sagte Bretl.
Die Rückmeldung, die der Patient erhält, wird von einer Steuerung überwacht, die es dem Benutzer ermöglicht, den aktuellen Pegel für eine stetige Rückmeldung anzupassen. Selbst zum Zeitpunkt des Schwitzens oder wenn die Elektroden zu 75% abgezogen sind. Die Forscher testeten den Controller an zwei Patienten. Sie führten einen Test durch, bei dem die Elektroden unkonventionell abgezogen wurden, und stellten fest, dass das Controller-Modul den elektrischen Strom automatisch reduzierte, sodass geduldig eine stetige Rückmeldung gemeldet wurde, ohne dass ein Schock auftrat. Der Benutzer führte im Test auch die alltägliche Aufgabe aus (z. B. Treppensteigen, Hämmern eines Nagels in ein Brett und Laufen auf einem Ellipsentrainer), die zu einem Gefühlsverlust aufgrund von Schweiß führen kann.
„Wir haben festgestellt, dass die Benutzer am Ende der Aktivität die Empfindung nicht mehr spüren konnten, wenn wir unseren Controller nicht verwendeten. Als wir jedoch den Kontrollalgorithmus aktiviert hatten, sagten sie nach der Aktivität, sie könnten das Gefühl immer noch gut fühlen “, sagte Akhtar.
Das Hinzufügen des kontrollierten Stimulationsmoduls würde viel weniger kosten als die Prothese selbst, sagte Akhtar. "Obwohl wir die genaue Aufschlüsselung der Kosten noch nicht kennen, ist es unser Ziel, sie vollständig durch eine Versicherung zu decken, ohne dass die Benutzer Kosten aus eigener Tasche haben."
Das Team arbeitet an der Größe des Moduls, das das elektrische Feedback liefert. Wenn Sie es kleiner machen, können Sie es in eine Armprothese einbauen, anstatt es von außen zu befestigen. Sie planen auch die Tests mit mehr Nr. von Patienten für die Bereitstellung besserer Lösungen.
„Sobald wir einen miniaturisierten Stimulator erhalten, planen wir weitere Patiententests, bei denen sie ihn über einen längeren Zeitraum mit nach Hause nehmen können, und wir können bewerten, wie es sich anfühlt, wenn sie Aktivitäten des täglichen Lebens ausführen. Wir möchten, dass unsere Benutzer Dinge, die so empfindlich sind wie die Hand eines Kindes, zuverlässig fühlen und halten können “, sagte Akhtar. "Dies ist ein Schritt in Richtung einer Handprothese, die zu einer Erweiterung des Körpers wird und nicht nur ein weiteres Werkzeug ist."