「タッチ」を人間の動きに適応させるように教えられた義肢

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「タッチ」を人間の動きに適応させるように教えられた義肢
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Anonim
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「タッチ」、つまり皮膚の電気刺激によってタッチの感覚を伝達できるプロテーゼを使用する人々は、このフィードバックがタッチ自体だけでなく、皮膚の電気伝導率にも依存するという不便さを経験します。接点の特性。ジャーナルScienceRoboticsに掲載された記事によると、アメリカの科学者は、電極の接触を常に監視し、感度が同じレベルに保たれるように刺激のレベルを調整するアルゴリズムを開発しました。

腕の喪失を完全に補うために、義足が複雑な動きを自由に実行できるだけでなく、人にフィードバックを与えることができることが非常に重要です。プロテーゼに触れることに対応する電気インパルスを使用して、埋め込み型または手で適用される電極を介して感覚を伝達できるプロテーゼがすでに存在します。電極が皮膚に取り付けられたプロテーゼの方が便利だと考えられていますが、大きな欠点があります。プロテーゼから人が感じるフィードバックは、電極と皮膚の接触に依存し、電極の部分的な切断や発汗によって変化する可能性があります。 。

2014年にティモシーブレトルが率いるイリノイ大学アーバナシャンペーン校の科学者チームは、皮膚との電極接触の特性に対する安定した感度を維持するために必要な電気刺激の強度の依存性を説明するモデルを開発しました。特に、刺激パルスエネルギーと位相電荷(電流強度とパルス時間の積)は、一定の感度レベルで電極と皮膚の間の接触インピーダンスに線形依存していることを意味します。

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電極による神経刺激のスキーム

現在、科学者はボランティアでモデルを実験的にテストし、刺激的なインパルスの特性を変更して、プロテーゼからの知覚された人間のフィードバックの一定レベルを維持できるようにするアルゴリズムも作成しました。 10人のボランティアを対象とした最初の実験中に、科学者は電極の接触の特性を変更しました。これにより電流密度が増加するため、刺激のレベルが増加しました。ボランティアは、感覚が最初の感覚に対応するように現在のレベルを調整しました。このようにして、科学者たちは、さまざまな研究参加者の衝動の強さ、接触のレベル、および感度の間の関係を取得し、彼らのモデルを確認することができました。著者らは、彼らのモデルが他の研究からのモデルよりも実験データをよりよく説明していると主張している。

次に、研究者は、電極と皮膚の間の接触に対する刺激のレベルを自動的に調整するアルゴリズムを作成しました。これは、毎日の動きによって変化する可能性があります。科学者たちは、肘の下に切断された右腕と、指で物体に触れる感覚を伝える義肢を装着した2人の患者でその有効性をテストしました。彼らはそれぞれ3つのエクササイズを行うように求められました。その間、腕は常に動いています。手すりで梯子を登る、釘を打ち込む、楕円形のトレーナーです。運動後、被験者は、アルゴリズムによって制御されていない電極で感度を失い、逆に、アルゴリズムによって刺激が調整された電極でそれらを保持したと述べました。

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実験中の被験者の1人

2016年、アメリカの科学者は、完全に麻痺した人が物体に触れることを可能にする義手とニューロインターフェースを作成しました。多くの義手とは異なり、それは手の末梢神経に接続していませんが、手の触覚感度に関与する大脳皮質の領域に直接接続しています。

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