Att använda en arm behöver inte betyda att du tappar all känsla av beröring, tack vare protetiska armar som stimulerar nerver med mild elektrisk återkoppling.
Patienten kan utföra vardagliga uppgifter med en sensorisk kontrollmodul integrerad med sin protetiska arm. Forskare från University of Illinois utvecklade en kontrollalgoritm som reglerar strömmen, så att en patient känner en stadig känsla.
”Vi ger sensation tillbaka till någon som har tappat sin hand. Tanken är att vi inte längre vill att den protetiska handen ska kännas som ett verktyg, vi vill att den ska kännas som en förlängning av kroppen, säger Aadeel Akhtar, MD / Ph.D. student i neurovetenskapsprogrammet och medicinska forskarprogrammet vid University of Illinois. Akhtar är huvudförfattare till en uppsats som beskriver den sensoriska kontrollmodulen, publicerad i Science Robotics, och grundaren och VD för PSYONIC, ett startföretag som utvecklar billiga bioniska armar. ”Kommersiell protes har inte bra sensorisk feedback. Detta är ett steg mot att få tillförlitlig sensorisk feedback till användare av proteser, sade han.
Protetiska armar har sensorer i fingertopparna för att ge nervstimulering. Så när användaren kommer i kontakt med något motsvarar en elektrisk signal på huden den mängd tryck som appliceras av armen. Låt oss ta ett exempel, en vattenflaska skulle generera en lätt känsla, men ett hårt tryck skulle ha en starkare signal.
Timothy Bretl, huvudutredaren för studien sa att ”det har varit många problem med att ge användarna tillförlitlig feedback. Under vanligt slitage över tid började elektroder som är förbundna med huden dra av sig, vilket kan orsaka generering av elektrisk ström i det område som förblir fäst, vilket kan ge en smärtsam chock för användaren. Svettning kan också avbryta förbindelsen mellan elektrod och hud, på grund av vilken användare inte kommer att känna någon feedback alls. "En stadig, tillförlitlig sensorisk upplevelse kan avsevärt förbättra en protesanvändares livskvalitet", sa Bretl.
Feedbacken som patienten upplever övervakar av en styrenhet, vilket gör att användaren kan justera den aktuella nivån för stabil återkoppling. Även vid svettningstillfället eller när elektroderna är skalade av. Forskare testade styrenheten på två patienter, de utför ett test där elektroderna avskalades okonventionellt och fann att styrenhetsmodulen automatiskt minskade den elektriska strömmen så tålmodigt rapporterade stadig återkoppling utan att få någon chock. Användaren utförde också den vardagliga uppgiften (som att klättra i trappor, hamra en spik i ett bräde och springa på elliptisk maskin) i testet, vilket kan orsaka förlust av känsla på grund av svett.
”Vad vi upptäckte är att när vi inte använde vår kontroller kunde användarna inte känna känslan längre i slutet av aktiviteten. Men när vi hade kontrollalgoritmen på, sa de efter aktiviteten att de fortfarande kunde känna sensationen bra, ”sa Akhtar.
Att lägga till den kontrollerade stimuleringsmodulen kostar mycket mindre än protesen i sig, sa Akhtar. "Även om vi ännu inte vet den exakta fördelningen av kostnaderna, är vårt mål att få det helt täckt av en försäkring utan kostnader för användarna."
Teamet arbetar med storleken på modulen som ger elektrisk feedback. Att göra den mindre hjälper till att montera den i en protetisk arm snarare än att fästa den externt. De planerar också att testa med mer nr. patienter för bättre lösningar.
”När vi väl fått en miniatyriserad stimulator planerar vi att göra fler patienttester där de kan ta den hem under en längre tid och vi kan utvärdera hur det känns när de utför aktiviteter i det dagliga livet. Vi vill att våra användare ska kunna känna och hålla saker så känsliga som ett barns hand på ett tillförlitligt sätt, säger Akhtar. "Detta är ett steg mot att skapa en protetisk hand som blir en förlängning av kroppen snarare än att bara vara ett annat verktyg."