Инновационное решение: инженеры создали протез, реагирующий на температуру и ощущающий прикосновения

Ученые разработали устройство под названием MiniTouch, которое можно интегрировать в любой протез без хирургического вмешательства, что будет реагировать на температуру и помогать пациентам ощутить человеческое прикосновение.

Об этом пишет Live Science.

В чем проблема?

С годами технологический прогресс улучшил способность протезов конечностей ощущать прикосновение. Однако восприятие температуры было сложно воспроизвести искусственно.

Наш мозг постоянно полагается на сенсорную обратную связь, когда мы ориентируемся в окружающей среде. Ощущение температуры является важной частью нашего ощущения прикосновения, но, по словам одного из авторов исследования Сильвестро Мицера, это также один из последних рубежей к восстановлению чувствительности роботизированных рук.

В 2023 годе Мицера и его коллеги обнаружили, что люди, которым удалили части рук, все еще могут выявлять разную температуру на коже на оставшихся конечностях.

Также хорошо известно, что люди с ампутированными конечностями часто продолжают чувствовать свою потерянную конечность так, будто она все еще существует – это явление называется "фантомной конечностью". Можно только представить насколько потерявшим конечности людям хочется восстановить это чувство полноценности.

Какое решение?

Поэтому, впервые, по словам команды ученых, разработавших эту инновацию, естественное ощущение температуры было интегрировано в протез функционирующей конечности.

Устройство под названием MiniTouch может быть интегрировано в любой коммерческий протез без хирургического вмешательства и восстанавливает более человеческое прикосновение, которое многие считают навсегда утраченным после ампутации.

Как это работает?

Для тестового пользователя 57-летнего Фабрицио, рука которого была ампутирована более трех десятилетий назад, первый опыт работы с новым устройством был мощным.

"Когда один из исследователей положил датчик на свое тело, я почувствовал тепло другого человека своей фантомной рукой. Это была очень сильная эмоция для меня, это походило на восстановление связи с кем-то", – сказал он в своем заявлении.

Во время испытаний Фабрицио смог использовать MiniTouch для сортировки объектов различной температуры. Когда ему показали три одинаковых бутылки с холодной, прохладной и горячей водой, MiniTouch позволил ему различить их с 100-процентной точностью. В противоположность тому, как без устройства он различал их всего на 33 процента.

Такие же удивительные результаты были получены, когда Фабрицио получил задачу отсортировать металлические кубики различной температуры.

"Впервые мы действительно близки к восстановлению полной палитры ощущений у людей с ампутированными конечностями", — отметил Мицера.

MiniTouch работает, передавая тепловую информацию, которую он испытывает от кончиков пальцев протеза, к нервам культи руки ампутированного. Поскольку он совместим с коммерческими протезами, нет необходимости производить целое новое специализированное устройство, чтобы пользователи могли начать пользоваться его преимуществами.

Когда Фабрицио завязали глаза и попросили отличить человеческую руку от протеза, MiniTouch повысил его точность с 60 до 80 процентов. Такая точность еще не идеальна. Исследователи считают, что это потому, что ощущение таких вещей как мягкость и текстура кожи оставались ограниченными.

"Когда вы достигаете определенного уровня ловкости с роботизированными руками, вам действительно нужна сенсорная обратная связь, чтобы иметь возможность использовать роботизированную руку на полную мощность", – говорит старший автор Солайман Шокур.

"Сейчас наша цель – разработать мультимодальную систему, интегрирующую осязание, проприоцепцию и температурные ощущения. С такой системой люди смогут сказать: "Это мягкое и горячее" или "Это твердое и холодное".

После этого тестирования, состоявшегося после предварительных многообещающих результатов, ученые говорят, что их устройство готово к запуску с технической точки зрения. Однако, прежде чем он станет доступен для клинического использования, необходимо провести дополнительные испытания на безопасность и другие усовершенствования.

В будущем мы можем увидеть, как MiniTouch объединит входы из нескольких точек на протезе, например, позволяя людям испытывать прикосновение на тыльной стороне ладони.

"Это исследование прокладывает путь к более естественным протезам рук, которые видны.овливают полный спектр ощущений, предлагая людям с ампутированными конечностями более богатое и естественное восприятие тактильного мира", – подытожил Мицера.

Напомним, что защитник из Харькова Сергей Шикун, лишившийся руки и получивший бионический протез в Национальном реабилитационном центре "Несокрушимые" (UNBROKEN), намерен вернуться на фронт, чтобы продолжить защищать свою страну.