Інноваційне рішення: інженери створили протез, який реагує на температуру та відчуває дотики

Вчені розробили пристрій під назвою MiniTouch, який можна інтегрувати у будь-який протез без хірургічного втручання, що реагуватиме на температуру та допомагатиме пацієнтам відчути людський дотик.

Про це пише Live Science.

У чому проблема?

З роками технологічний прогрес покращив здатність протезів кінцівок відчувати дотик. Однак сприйняття температури було складно відтворити штучно.

Наш мозок постійно покладається на сенсорний зворотний зв'язок, коли ми орієнтуємося в навколишньому середовищі. Відчуття температури є важливою частиною нашого відчуття дотику, але, за словами одного з авторів дослідження Сільвестро Міцера, це також "один з останніх рубежів до відновлення чутливості роботизованих рук".

У 2023 році Міцера та його колеги виявили, що люди, яким видалили частини рук, все ще можуть виявляти різну температуру на шкірі на кінцівках, що залишилися.

Також добре відомо, що люди з ампутованими кінцівками часто продовжують відчувати свою втрачену кінцівку так, ніби вона все ще існує — це явище називається "фантомною кінцівкою". Можна тільки уявити наскільки людям, що втратили кінцівки, хочеться відновити це відчуття повноцінності.

Яке рішення?

Тому, вперше, за словами команди вчених, які розробили цю інновацію, природне відчуття температури було інтегровано у протез кінцівки, що функціонує.

Пристрій під назвою MiniTouch може бути інтегрований у будь-який комерційний протез без хірургічного втручання і відновлює більш людський дотик, який багато хто вважає назавжди втраченим після ампутації.

Як це працює?

Для тестового користувача 57-річного Фабріціо, руку якого було ампутовано понад три десятиліття тому, перший досвід роботи з новим пристроєм був потужним.

"Коли один з дослідників поклав датчик на своє тіло, я відчув тепло іншої людини своєю фантомною рукою. Це була дуже сильна емоція для мене, це було схоже на відновлення зв'язку з кимось", – сказав він у своїй заяві.

Під час випробувань Фабріціо зміг використати MiniTouch для сортування об'єктів різної температури. Коли йому показали три однакові пляшки з холодною, прохолодною і гарячою водою, MiniTouch дозволив йому розрізнити їх зі 100-відсотковою точністю. На противагу тому, як без пристрою він розрізняв їх лише на 33 відсотки.

Такі ж дивовижні результати були отримані, коли Фабріціо отримав завдання відсортувати металеві кубики різної температури.

"Вперше ми дійсно близькі до відновлення повної палітри відчуттів у людей з ампутованими кінцівками", наголосив Міцера.

MiniTouch працює, передаючи теплову інформацію, яку він відчуває від кінчиків пальців протеза, до нервів у куксу руки ампутованого. Оскільки він сумісний з комерційними протезами, немає потреби виготовляти цілий новий спеціалізований пристрій, щоб користувачі могли почати користуватися його перевагами.

Коли Фабріціо зав'язали очі й попросили відрізнити людську руку від протеза, MiniTouch підвищив його точність з 60 до 80 відсотків. Така точність ще не була ідеальною. Дослідники вважають, що це тому, що відчуття таких речей, як м'якість і текстура шкіри, залишалися обмеженими.

"Коли ви досягаєте певного рівня спритності з роботизованими руками, вам дійсно потрібен сенсорний зворотний зв'язок, щоб мати можливість використовувати роботизовану руку на повну потужність", – говорить старший автор Солайман Шокур.

"Зараз наша мета – розробити мультимодальну систему, яка інтегрує дотик, пропріоцепцію та температурні відчуття. З такою системою люди зможуть сказати: "Це м'яке і гаряче" або "Це тверде і холодне".

Після цього тестування, яке відбулося після попередніх багатообіцяльних результатів, вчені кажуть, що їхній пристрій готовий до запуску з технічного погляду. Однак, перш ніж він стане доступним для клінічного використання, необхідно провести додаткові випробування на безпеку та інші вдосконалення.

У майбутньому ми можемо побачити, як MiniTouch об'єднає входи з декількох точок на протезі, наприклад, дозволяючи людям відчувати дотик на тильній стороні долоні.

"Це дослідження прокладає шлях до більш природних протезів рук, які відновлюють повний спектр відчуттів, пропонуючи людям з ампутованими кінцівками більш багате і природне сприйняття тактильного світу", – підсумував Міцера.

Нагадаємо, що захисник із Харкова Сергій Шикун, який втратив руку та отримав біонічний протез в Національному реабілітаційному центрі "Незламні" (UNBROKEN), має намір повернутися на фронт, щоб продовжити боронити свою країну.