假肢可以提供受控的感覺(jué)反饋

失去手臂并不一定意味著失去所有的觸覺(jué)，這要?dú)w功于假肢通過(guò)溫和的電反饋來(lái)刺激神經(jīng)。伊利諾伊大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種控制算法，可以調(diào)節(jié)電流，使假肢用戶感覺(jué)到穩(wěn)定的感覺(jué)，即使電極開始剝落或出汗時(shí)也是如此。“我們正在給那些失去了手的人帶來(lái)感情。我們的想法是，我們不再希望假肢手感覺(jué)像是一種工具，我們希望它感覺(jué)像是身體的延伸，“醫(yī)學(xué)博士/博士Aadeel Akhtar說(shuō)道。伊利諾伊大學(xué)神經(jīng)科學(xué)項(xiàng)目和醫(yī)學(xué)學(xué)者項(xiàng)目的學(xué)生。Akhtar是一篇描述感官控制模塊的論文的主要作者，該論文發(fā)表于Science Robotics，是PSYONIC的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官，PSYONIC是一家開發(fā)低成本仿生武器的初創(chuàng)公司。

“商業(yè)假肢沒(méi)有良好的感官反饋。這是向假肢使用者提供可靠的感官反饋的一步，“他說(shuō)。

提供神經(jīng)刺激的假肢在指尖具有傳感器，因此當(dāng)使用者接觸某物時(shí)，皮膚上的電信號(hào)對(duì)應(yīng)于手臂施加的壓力量。例如，輕觸會(huì)產(chǎn)生光感，但硬推會(huì)產(chǎn)生更強(qiáng)的信號(hào)。

然而，該研究的首席研究員，航空航天工程教授Timothy Bretl表示，給用戶提供可靠的反饋存在許多問(wèn)題。在隨著時(shí)間推移的普通磨損期間，連接到皮膚的電極可能開始剝落，導(dǎo)致在保持附著的區(qū)域上積累電流，這可能給用戶帶來(lái)痛苦的沖擊。或者，汗液會(huì)阻礙電極和皮膚之間的連接，因此使用者感覺(jué)更少甚至根本沒(méi)有反饋。

“穩(wěn)定，可靠的感官體驗(yàn)可以顯著提高假肢使用者的生活質(zhì)量，”Bretl說(shuō)。

控制器監(jiān)測(cè)患者正在經(jīng)歷的反饋并自動(dòng)調(diào)節(jié)電流水平，以便用戶感覺(jué)反饋穩(wěn)定，即使在出汗或電極剝離75%時(shí)也是如此。

研究人員對(duì)兩名患者志愿者進(jìn)行了測(cè)試。他們進(jìn)行了一項(xiàng)測(cè)試，其中電極逐漸剝離，發(fā)現(xiàn)控制模塊降低了電流，使用戶報(bào)告穩(wěn)定的反饋而沒(méi)有震動(dòng)。他們還讓患者執(zhí)行一系列日常任務(wù)，這些任務(wù)可能會(huì)導(dǎo)致汗水引起的感覺(jué)喪失：爬樓梯，將釘子釘入板子并在橢圓機(jī)上運(yùn)行。

“我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)我們不使用我們的控制器時(shí)，用戶在活動(dòng)結(jié)束時(shí)不再感受到這種感覺(jué)。然而，當(dāng)我們開啟控制算法時(shí)，他們說(shuō)在活動(dòng)后他們?nèi)匀豢梢愿杏X(jué)到這種感覺(jué)很好，“Akhtar說(shuō)。

Akhtar說(shuō)，添加受控刺激模塊的成本遠(yuǎn)低于假肢本身。“雖然我們還不知道成本的確切細(xì)分，但我們的目標(biāo)是讓它完全由保險(xiǎn)承保，而不會(huì)給用戶帶來(lái)任何自付費(fèi)用。”

該小組正致力于將提供電反饋的模塊小型化，使其適合假肢臂而不是連接到外部。他們還計(jì)劃與更多的參與者進(jìn)行更廣泛的患者測(cè)試。

“一旦我們得到一個(gè)小型刺激器，我們計(jì)劃進(jìn)行更多的患者測(cè)試，他們可以將它帶回家很長(zhǎng)一段時(shí)間，我們可以評(píng)估他們進(jìn)行日常生活活動(dòng)時(shí)的感受。我們希望我們的用戶能夠可靠地感受和保持像孩子一樣精致的東西，“Akhtar說(shuō)。“這是朝著制作假肢手的方向邁出的一步，這只是身體的延伸，而不僅僅是另一種工具。”