机器人假肢可以提供受控的触觉反馈

失去手臂并不意味着失去所有的触觉,这要归功于机器人假肢,通过温和的电子反馈刺激神经。

 

伊利诺伊大学的研究人员已经开发出一种控制算法来调节电流,所以即使电极开始剥落或出汗时,假肢用户也会感觉到平稳的感觉。

 

伊利诺伊大学的神经科学专业的博士生及医学学者项目的医学博士Aadeel Akhtar表示,“我们给那些失去了手的人带来感觉。我们的想法是,我们不再希望假手感觉像是一种工具,而是希望它感觉像是身体的延伸。”Akhtar是《Science Robotics》上发表的一篇关于感官控制模块的论文的第一作者,PSYONIC的创始人兼CEO,PSYONIC是一家开发低成本仿生假肢的初创公司。

 

他还表示,“目前的商业假肢都没有良好的感觉反馈,这是向假肢用户提供可靠的感觉反馈的一个步骤。”

 

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。

 

不过,该研究的主要研究人员,航空航天工程教授Timothy Bretl说,然而,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。

 

Bretl认为,“稳定、可靠的感觉体验可以显著提高假肢使用者的生活质量。”

 

控制器监控患者正在经历的反馈,并自动调节当前水平,以便用户感到稳定的反馈,即使出汗或电极剥落75%时也是如此。

 

研究人员在两名患者志愿者身上测试了控制器。他们在测试中发现,电极逐渐剥落,控制模块减少电流,以便用户报告稳定的反馈而无冲击。他们还让患者进行一系列日常任务,这些任务可能会导致汗水引起的感觉丧失:爬楼梯,敲打钉子到板上,在跑步机上跑步。

 

Akhtar说,“我们发现,当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,当有了我们的控制算法,在活动之后,他们说他们仍然可以感觉到感觉,并且感觉很好。”

 

Akhtar说,增加受控刺激模块将比假体本身花费要少得多。“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,不需要用户自掏腰包。”

 

研究团队正在致力于小型化提供电气反馈的模块,以便它能够安装在假肢内而不是连接到外部。他们还计划与更多的参与者进行更广泛的患者测试。

 

Akhtar说,“一旦我们获得了小型化的刺激器,我们计划进行更多的耐心测试,让他们可以长时间回家,我们可以评估他们进行日常生活活动时的感受,我们希望我们的用户能够可靠地感受和握住像小孩一样娇嫩的东西。这是迈向机器人假肢的一步,让它成为身体的延伸,而不仅仅是成为另一种工具。”

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发布日期:2019年03月03日  所属分类:医疗电子