De prothetische ledematen van tegenwoordig zijn gereedschappen – letterlijke bevestigingen aan het lichaam.

Ze helpen bij de dagelijkse activiteiten die van invloed zijn op de kwaliteit van leven, maar ze zijn niet geïntegreerd in het lichaam van de gebruiker zoals onze intacte ledematen. Dat voorbehoud vormt een uitdaging voor ingenieurs, wetenschappers en artsen - maak een handprothese die net zo capabel is als de hand die verloren is gegaan.

De missende link? De tastzin.

Ingenieurs van CU Boulder werken aan dat probleem, het perfectioneren van prothetische vingertopsensoren waarmee patiënten tactiele en sensorische sensaties kunnen voelen via zenuwinterfaces. Deze vingertopsensoren zouden uiteindelijk kunnen worden gebruikt in klinische proeven voor thuisgebruik voor geamputeerden met neurale interfaces voor sensorisch herstel.

Jacob Segil, een CU Boulder-instructeur en Veterans Affairs onderzoek gezondheidswetenschapper, leidt het project hier door een nieuwe $ 200, 000 contract van het Amerikaanse Department of Veterans Affairs. Zijn werk is in samenwerking met het Functional Neural Interface Laboratory van het Louis Stokes Cleveland VA Medical Center.

De tips worden gekoppeld aan het werk van verschillende groepen, waaronder Case Western Reserve University Professor Dustin Tyler en zijn team in het Functional Neural Interface Laboratory. Die groep heeft technologie ontwikkeld die met zenuwen kan 'praten'. Elektroden worden in de geamputeerde geplaatst naast de zenuwen en spieren die de verloren hand dienden. Elektrische stromen stimuleren verschillende zenuwvezels om realistische sensaties te produceren die voelen alsof ze uit de ontbrekende hand of arm komen.

De aanrakingsmetingen van Segil's vingertopsensoren zorgen voor een betere controle van een prothese door de geamputeerde en, zij hopen, meer belichaming van het prothetische apparaat. Dat is, ze sluiten de lus tussen de hersenen, zenuwstelsel en de prothese – mens en machine volledig met elkaar versmelten.

"Geamputeerden zullen een betere ervaring en levensonderhoud hebben als we ze een belichaamd ledemaat bouwen in plaats van een hulpmiddel dat volledig verdoofd is, "zei hij. "Het hoeft geen vijf vingers te hebben, botten of pezen. Het kan van plastic zijn, koolstofvezel en metaal. Het kan op batterijen werken. Maar het belangrijkste is dat het psychologisch met hen is geïntegreerd - dat het belichaamd is."

Oorspronkelijk, Segil en zijn team gebruikten een seed-subsidie ​​van het Multi-Functional Materials Interdisciplinary Research Theme om de vingertopsensoren te maken met behulp van het Correll Lab van CU Boulder en Associate Research Professor Richard Weir op de Anschutz Medical Campus van CU Denver. De tips werden vervolgens gedeeld met verschillende externe groepen die werkten aan zintuiglijke restauratie, waaronder Nitish Thakor aan de Johns Hopkins University, Greg Clark aan de Universiteit van Utah, Jacqueline Hebert aan de Universiteit van Alberta, en het team van Tyler.

De Cleveland VA merkte het werk op en bood het nieuwe contract aan om er nog 25 te maken voor toekomstige thuisproeven.

"Ze waren op zoek naar vingertopsensoren voor hun specificaties. Ze hadden geïmproviseerde oplossingen, maar ze konden het antwoord eigenlijk niet kopen, "zei Segil. "Maar we hebben deze voor hen kunnen ontwerpen."

Segil zei dat het nu gaat om het robuuster maken van de tips en klaar voor langdurig gebruik.

"Wat we oorspronkelijk hebben gemaakt, is geweldig voor laboratoriumomstandigheden, maar we hebben nu iets nodig dat bestand is tegen de elementen en 10 uur per dag gebruikt kan worden, " zei hij. "Er moet nog heel wat onderzoeks- en ontwikkelingswerk worden gedaan om een ​​kunstmatig systeem te creëren dat zo robuust is als onze intacte anatomie."