Zabudnuté heslo?
Prihlásenie

Budúcnosť kontroly protetických končatín môže byť magnetická

Autor:
Roman Mališka
Zverejnené:
23. 8. 2021
Hodnotenie:
Už ste hlasovali.

V súčasnosti je väčšina protetických končatín ovládaná elektródami vo zvyškovom pahýli pacienta. Tvrdí sa však, že experimentálny nový systém z MIT môže fungovať lepšie, keďže tieto elektródy nahrádza implantovanými magnetickými guľôčkami.

Pri konvenčnom usporiadaní sú elektródy buď implantované do svalov pahýľa paže alebo nohy, alebo sú prilepené k jeho koži. V každom prípade elektródy detegujú elektrické signály, ktoré produkujú svaly, keď sa používateľ pokúša vykonať určité činnosti. Na základe týchto detegovaných signálov sa protéza aktivuje zodpovedajúcim spôsobom, čo umožní používateľovi vykonať požadovanú úlohu.

Technológia je známa ako elektromyografia (EMG) a podľa vedcov z MIT to nie je príliš ideálne riešenie. Keď sa totiž používa ovládanie založené na EMG, ide o prechodný signál. Dá sa vidieť, čo mozog hovorí svalu, aby urobil, ale nie to, čo sval v skutočnosti robí. Tím sa preto rozhodol vyvinúť alternatívny systém nazvaný ako magnetomikrometria.

Ten zahŕňa implantáciu dvoch malých magnetických guľôčok do každého zo svalov pahýľa a potom pomocou senzorov umiestnených mimo neho sa sleduje, ako sa mení vzdialenosť medzi týmito dvoma magnetmi v každom svale. Týmto spôsobom sa dá okamžite zistiť, ako veľmi sa jednotlivé svaly naťahujú alebo sťahujú, a pri akej rýchlosti, aby bolo možné veľmi rýchlo aktivovať protézu a reagovať na to.

Schéma ukazuje, ako by externé senzory (vľavo) mohli merať meniace sa vzdialenosti medzi implantovanými magnetickými gulôčkami (vpravo).

Počas laboratórnych testov boli do lýtkových svalov moriek implantované páry guľôčok širokých 3 mm. Keď vedci ručne pohybovali členkovými kĺbmi vtákov, externé magnetické senzory boli schopné detegovať a presne zmerať súvisiace pohyby lýtkových svalov v priebehu len troch milisekúnd.

Vedci tvrdia, že pomocou magnetomikrometrie priamo merajú dĺžku a rýchlosť svalu. Prostredníctvom matematického modelovania celej končatiny tak môžu vypočítať cieľové polohy a rýchlosti pohybu protetických kĺbov, ktoré sa majú ovládať, a potom tieto kĺby môže ovládať jednoduchý robotický ovládač.

Tím dúfa, že klinické štúdie na ľudských amputovaných končatinách by mohli prebehnúť v priebehu niekoľkých rokov. V konečnom dôsledku by sa táto technológia mohla uplatniť aj pri obnove mobility ľudí s poranením miechy a pri kontrole robotických exoskeletonov.

Systém bol popísaný v príspevku, ktorý bol nedávno publikovaný v magazíne Science Robotics.