電気皮膚は、プロテーゼの痛みを感じるのに役立ちました

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ビデオ: 【鼻整形】ヒアルロン酸とプロテーゼの"危険なトラブル"を医師が解説します! 2022, 12月
電気皮膚は、プロテーゼの痛みを感じるのに役立ちました
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Anonim
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痛みに敏感なプロテーゼの作業図

アメリカのエンジニアは、加えられた圧力が変化すると、痛みの感覚の信号を肺神経と正中神経に送り、次に脳の体性感覚野に送ることができる電気皮膚を作成しました。そのような皮膚の助けを借りて、研究者たちは義肢の痛みの反射を再現することができました。 ScienceRoboticsに掲載された記事。

侵害受容器(痛みの受容器)は、主に皮膚の外層にある自由な神経終末です。刺激されると(侵害受容器は機械的、化学的、熱的刺激に反応します)、最初に脊髄に信号を送り、次に脊髄を介して、Aβ、Aδ、C線維の3種類の神経線維を介して信号を送ります。 Aδ線維は「速い」痛みの知覚に関与し、体ができるだけ早くそれを取り除くことを可能にします:例えば、熱いストーブから手を離します。これらの繊維の機械受容器は、機械的な触覚刺激に応答して脳に電気信号を送ります。このような信号の強さは異なる可能性があります。したがって、機械受容器は、痛みを伴う機械的刺激(針を刺す)と痛みを伴わない(ボールペンの先を刺す)を区別するのに役立ちます。

敏感な義肢を設計する場合、エンジニアはまず触覚を再現しようとし、非常に印象的な結果を達成します。最も少ない研究は、プロテーゼの痛みの感覚を再現する方法です。しかし、これが最も望ましい感覚ではないという事実にもかかわらず、その再現は非常に重要です。痛みを伴う刺激と痛みのない刺激の違いの感覚は、プロテーゼの構造を損傷から保護することができます。

ジョンズホプキンス大学医学部のルークオズボーンが率いるエンジニアのグループが、人工侵害受容器を備えたプロテーゼの作成に取り組みました。彼らは、両腕を切断した29歳の男性によって、義肢の作成を支援されました。残りの肢の末梢神経(尺骨および正中)の皮膚電気筋刺激を使用して、研究者は(参加者自身によると)異なる部分に印を付けました。彼の幻の腕の。男は、彼の指がかつてあった場所でチクチクするようにすべての感覚を説明しました。チクチクする感覚は、インパルスの長さと周波数に依存していました。10〜20ヘルツの周波数での刺激が最も痛みを伴うことが判明しました。体性感覚皮質(反対側に刺激された四肢)の活動は、脳波を使用して記録され、神経の刺激が成功したことを確認しました。

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正中神経と尺骨神経の刺激中のインパルスの頻度と長さに対する不快感の依存性。体性感覚皮質の活動

痛みを感じたときの刺激の閾値特性に関する情報は、圧力によって抵抗が変化するゴム、組織、導体、およびピエゾ抵抗材料のいくつかの層からなる電気皮膚(真皮)を作成するためのフィードバック感覚応答として使用されました。このデザインは、実際の人間の皮膚の神経線維を再現します。

人工皮膚は、生体感電人工手の人差し指と親指に置かれました。真皮のピエゾ抵抗部分(センサー)に機械的に作用すると、信号が尺骨神経終末と正中神経終末に送られ、その強さは加えられる圧力に直接依存します。約250キロパスカルの圧力に達すると、侵害受容器の神経終末が刺激され始め、その後、痛みの出現の信号が体性感覚野に送られ、それが急速な痛みとそれに続く痛みの反射につながります。

このようなシステムの動作を、鋭敏さの異なる両端を持つ3種類の図形を使用してテストすることにしました。鋭敏さによっては、人工皮膚のセンサーがより変形し、それにかかる圧力が増加します。

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対象物に応じて、電気皮膚のセンサーにかかる圧力の依存性。圧力の増加に伴う機械受容器および侵害受容器の活動。

鋭い端のある人物を圧迫すると、義肢を装着した男性が痛みを感じ、痛みの反射が生じたために手を緩めました。これは、より丸みを帯びた先端で図形を絞った場合には発生しませんでした。科学者は、電気皮膚が痛みを伴う痛みのない機械的刺激を認識するのに役立つと結論付けました。

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これまでのところ、そのような皮膚は1種類の痛み刺激(外部の機械的刺激)にのみ反応し、熱的または化学的刺激による痛みをまだ認識できないことに注意する必要があります。数年前、科学者たちは依然として、義手の温度による侵害受容器刺激のかなり原始的なシステムを作成することに成功しました。その中で、高すぎる温度にさらされると、手は着用者に電気ショックで痛みを通知します。

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