Een arm verliezen hoeft niet te betekenen dat je alle tastzin verliest, dankzij prothetische armen die zenuwen stimuleren met milde elektrische feedback.

Onderzoekers van de Universiteit van Illinois hebben een controle-algoritme ontwikkeld dat de stroom regelt, zodat een gebruiker van een prothese een stabiel gevoel heeft. zelfs wanneer de elektroden beginnen af ​​te pellen of wanneer het zweet zich ophoopt.

"We geven sensatie terug aan iemand die zijn hand heeft verloren. Het idee is dat we niet langer willen dat de prothesehand aanvoelt als een hulpmiddel, we willen dat het aanvoelt als een verlengstuk van het lichaam, " zei Aadeel Akhtar, een MD/Ph.D. student in het neurowetenschappenprogramma en het medische wetenschappersprogramma aan de Universiteit van Illinois. Akhtar is de hoofdauteur van een paper waarin de sensorische controlemodule wordt beschreven, gepubliceerd in Wetenschap Robotica , en de oprichter en CEO van PSYONIC, een startend bedrijf dat goedkope bionische armen ontwikkelt.

"Commerciële protheses hebben geen goede sensorische feedback. Dit is een stap in de richting van betrouwbare sensorische feedback voor gebruikers van protheses, " hij zei.

Prothetische armen die zenuwstimulatie bieden, hebben sensoren in de vingertoppen, zodat wanneer de gebruiker in contact komt met iets, een elektrisch signaal op de huid komt overeen met de hoeveelheid druk die de arm uitoefent. Bijvoorbeeld, een lichte aanraking zou een licht gevoel opwekken, maar een harde duw zou een sterker signaal hebben.

Echter, er zijn veel problemen geweest met het geven van betrouwbare feedback aan gebruikers, zei professor lucht- en ruimtevaarttechniek Timothy Bretl, de hoofdonderzoeker van het onderzoek. Tijdens normale slijtage in de loop van de tijd, de elektroden die op de huid zijn aangesloten, kunnen beginnen af ​​te pellen, waardoor een opeenhoping van elektrische stroom ontstaat op het gebied dat verbonden blijft, die de gebruiker pijnlijke schokken kunnen geven. Afwisselend, zweet kan de verbinding tussen de elektrode en de huid belemmeren, zodat de gebruiker minder of zelfs helemaal geen feedback voelt.

"Een stabiele, betrouwbare zintuiglijke ervaring kan de kwaliteit van leven van een prothesegebruiker aanzienlijk verbeteren, ' zei Bretl.

De controller bewaakt de feedback die de patiënt ervaart en past automatisch het huidige niveau aan zodat de gebruiker constante feedback voelt, zelfs bij zweten of als de elektroden voor 75 procent zijn afgepeld.

De onderzoekers testten de controller op twee patiëntvrijwilligers. Ze voerden een test uit waarbij de elektroden geleidelijk werden teruggetrokken en ontdekten dat de regelmodule de elektrische stroom verminderde, zodat de gebruikers gestage feedback zonder schokken rapporteerden. Ze lieten de patiënten ook een reeks dagelijkse taken uitvoeren die verlies van gevoel door zweet konden veroorzaken:traplopen, een spijker in een plank slaan en op een elliptische machine rennen.

"Wat we ontdekten, is dat toen we onze controller niet gebruikten, de gebruikers konden de sensatie niet meer voelen aan het einde van de activiteit. Echter, toen we het besturingsalgoritme aan hadden, na de activiteit zeiden ze dat ze de sensatie nog steeds prima konden voelen, ' zei Akhtar.

Het toevoegen van de module voor gecontroleerde stimulatie zou veel minder kosten dan de prothese zelf, zei Akhtar. "Hoewel we de exacte verdeling van de kosten nog niet kennen, ons doel is om het volledig door een verzekering te laten dekken zonder contante kosten voor gebruikers."

De groep werkt aan het miniaturiseren van de module die de elektrische feedback geeft, zodat het in een prothetische arm past in plaats van aan de buitenkant te worden bevestigd. Ze zijn ook van plan om uitgebreidere patiënttesten te doen met een grotere groep deelnemers.

"Zodra we een geminiaturiseerde stimulator hebben, we zijn van plan meer patiënttests te doen waar ze het voor een langere periode mee naar huis kunnen nemen en we kunnen evalueren hoe het voelt als ze dagelijkse activiteiten uitvoeren. We willen dat onze gebruikers dingen die net zo kwetsbaar zijn als een kinderhand betrouwbaar kunnen voelen en vasthouden, "Akhtar zei. "Dit is een stap in de richting van het maken van een handprothese die een verlengstuk van het lichaam wordt in plaats van alleen maar een ander hulpmiddel te zijn."