Een onderzoeksteam van de afdeling Electrical and Electronic Information Engineering en EIIRIS van de Toyohashi University of Technology heeft een donutvormig kirigami-apparaat ontwikkeld voor EMG-opnames. Het voorgestelde apparaat vermindert verplaatsing van het apparaat op een groot vervormbaar spieroppervlak. Nauwkeurige en robuuste EMG-opnames bieden op EMG-signaal gebaseerde mens-machine-interfaces die prothesecontrole voor geamputeerden mogelijk maken. De resultaten van hun onderzoek zijn gepubliceerd in een nummer van Geavanceerde materialen voor de gezondheidszorg op 5 december 2019. Het artikel verscheen ook op de binnenkant van de achteromslag.

Een nauwkeurige en robuuste EMG-signaalregistratie is noodzakelijk in op EMG-signaal gebaseerde mens-machine-interfaces om prothesecontrole mogelijk te maken voor geamputeerden die hun resterende spier gebruiken. in 2017, hetzelfde onderzoeksteam stelde eerder een elektrode-apparaat voor met behulp van de kirigami-structuur voor de intieme integratie van het elektronische apparaat en biologische weefsels. (Y. Morikawa et al) Het opmerkelijke potentieel van de kirigami-structuur komt voort uit zijn hoge rekbaarheid, inclusief de hoge rekverhouding en de kleine kracht die nodig is om tijdens het rekken van het apparaat te worden uitgeoefend. De kirigami-structuur kan worden uitgerekt met een lage trekkracht en de mechanische eigenschappen zijn vergelijkbaar met zachte biologische weefsels, zoals in de hersenen en spieren. Echter, het is een uitdaging om een ​​nauwkeurige en robuuste biosignaalopname te verkrijgen zonder verplaatsing van de elektrode. Verplaatsing van het apparaat vindt plaats wanneer het kirigami-apparaat wordt aangebracht op biologische weefsels, zoals het hart en de spieren, die grote vervormingen ondergaan.

Een onderzoeksteam van de afdeling Electrica Engineering en de EIIRIS van de Toyohashi University of Technology heeft een donutvormig kirigami-apparaat ontwikkeld voor EMG-opname om het probleem van verplaatsing van het apparaat tijdens spiervervorming op te lossen.

De donutvormige kirigami-structuur kan transformeren van een 2D-donutvorm naar een 3D-cilindrische vorm. De cilindrische vorm is geschikt voor tal van bol- of kolomvormige vervormbare biologische weefsels (bijv. onderbeen, vinger, buikspier, en hart). Het donutvormige kirigami-apparaat voert het fixatiemechanisme naar de doelweefsels uit en vermindert de verplaatsing van het apparaat tijdens weefselvervorming met minimale belasting van het biologische weefsel. Het opnamevermogen van het voorgestelde apparaat werd bevestigd door de EMG-signaalopname van de achterpoot van een muis, wat aangeeft dat het mogelijk is om het apparaat te gebruiken voor een op EMG gebaseerde mens-machine-interface.

"De eerste demonstratie met ons conventionele bladvormige kirigami-apparaat kon de vervorming van een kloppend hart niet volgen. We bespraken de structuur van het apparaat, waardoor het apparaat vervormbare weefsels kan volgen. In het voorlopige experiment we gebruikten een papier, die werd gevormd in de voorgestelde donutvorm van de kirigami door de stanleymes, en we hebben zijn rekbare en vervormbare eigenschappen voor de spier gedemonstreerd. Echter, het was onzeker of het donut-kirigami-apparaat op microschaal deze apparaateigenschappen vertoont of niet. We hebben ze onderzocht door het apparaat te fabriceren met behulp van het microfabricageproces en de apparaatkarakteriseringen, en we bevestigden dat het gefabriceerde apparaat de verwachte vervorming vertoonde tegen onze gedachte in, " legt de eerste auteur van het artikel uit, doctoraat kandidaat Yusuk Morikawa.

Het donutvormige kirigami-apparaat moet nog verder worden verbeterd op het gebied van duurzaamheid en de dichte reeks micro-elektroden. Bovendien, de invloed van de implantatie van het hulpmiddel op de biologische weefsels moet worden verduidelijkt bij langdurig gebruik. Echter, verwacht wordt dat het voorgestelde apparaat toepasbaar is op een op EMG gebaseerde mens-machine-interface en bijdraagt ​​aan de verbetering van de kwaliteit van leven van geamputeerden.