Nye fingerspidssensorer, der hjælper veteraner med at føle gennem deres proteser

Dagens protetiske lemmer er redskaber – bogstavelige tilknytninger til kroppen.

De hjælper med de daglige aktiviteter, der påvirker livskvaliteten, men de er ikke integreret i brugerens krop som vores intakte lemmer. Det forbehold udgør en udfordring for ingeniører, videnskabsmænd og læger – lav en håndprotese, der er lige så dygtig som den, der blev tabt.

Det manglende led? Berøringssansen.

Ingeniører hos CU Boulder arbejder på det problem, perfektionere protetiske fingerspidssensorer, der giver patienterne mulighed for faktisk at føle taktile og sensoriske fornemmelser gennem nervegrænseflader. Disse fingerspidssensorer kunne i sidste ende bruges i kliniske forsøg med hjem til amputerede med neurale grænseflader til sensorisk genoprettelse.

Jacob Segil, en CU Boulder-instruktør og Veterans Affairs-forsker i sundhedssektoren, leder projektet her gennem en ny $200, 000-kontrakt fra US Department of Veterans Affairs. Hans arbejde er i samarbejde med Functional Neural Interface Laboratory på Louis Stokes Cleveland VA Medical Center.

Tipsene vil blive parret med arbejde, der udføres af forskellige grupper, herunder Case Western Reserve University Professor Dustin Tyler og hans team i Functional Neural Interface Laboratory. Den gruppe har udviklet teknologi, der kan "tale" til nerver. Elektroder er placeret inde i den amputerede ved siden af ​​nerver og muskler, der plejede at betjene den tabte hånd. Elektriske strømme stimulerer forskellige nervefibre til at producere realistiske fornemmelser, der føles som om de kommer fra den manglende hånd eller arm.

Målingerne af berøring fra Segils fingerspidssensorer giver mulighed for bedre kontrol af en protese af den amputerede og, de håber, mere udførelsesform af den protetiske anordning. Det er, de lukker løkken mellem hjernen, nervesystemet og protesen – blander menneske og maskine fuldt ud.

"Amputerede vil få en bedre oplevelse og levebrød, hvis vi bygger dem et legemliggjort lem frem for et værktøj, der er fuldstændig følelsesløst, " sagde han. "Det behøver ikke at have fem fingre, knogler eller sener. Det kan være af plastik, kulfiber og metal. Den kan være batteridrevet. Men den vigtigste del er, at det er psykologisk integreret med dem – at det er legemliggjort."

Oprindeligt, Segil og hans team brugte en frøbevilling fra Multi-Functional Materials Interdisciplinary Research Theme til at skabe fingerspidssensorerne ved hjælp af Correll Lab på CU Boulder og Associate Research Professor Richard Weir på CU Denvers Anschutz Medical Campus. Tipsene blev derefter delt med forskellige eksterne grupper, der arbejdede på sensorisk restaurering, herunder Nitish Thakor ved Johns Hopkins University, Greg Clark ved University of Utah, Jacqueline Hebert ved University of Alberta, og Tylers team.

Cleveland VA lagde mærke til arbejdet og tilbød den nye kontrakt om at lave 25 mere til fremtidige prøvetagninger med hjem.

"De ledte efter fingerspidssensorer til deres specifikationer. De havde provisoriske løsninger, men de kunne stort set ikke købe svaret, sagde Segil. Men vi var i stand til at lave disse til dem.

Segil sagde, at arbejdet nu er at gøre spidserne mere robuste og klar til længerevarende brug.

"Det, vi oprindeligt lavede, er fantastisk til laboratorieforhold, men vi har brug for noget nu, der tåler vejret og kan bruges 10 timer om dagen, " sagde han. "Der er stadig meget forsknings- og udviklingsarbejde, der skal udføres for at skabe et kunstigt system, der er lige så robust som vores intakte anatomi."