Magnetyzm przyszłością dla nowoczesnych protez

Magnetyzm przyszłością dla nowoczesnych protez? Naukowcy z MIT znaleźli alternatywę dla elektrod

Naukowcy z Massachusetts Institute of Technology wzięli ostatnio na tapet kwestię nowoczesnych protez i zadali sobie pytanie, czy obecnie powszechnie stosowane do ich kontroli elektrody są najlepszym, na co stać dzisiejszą technologię. Okazało się, że nie, co udowodniono nowym eksperymentalnym systemem, w którym elektrody zastąpiono wszczepionymi kulkami magnetycznymi.

Innymi słowy, odkryto, że magnetyzm może przyszłością dla nowoczesnych protez. Obecnie bowiem przy nowoczesnych protezach stawia się na elektrody, które są albo wszczepiane bezpośrednio w mięśnie kikuta ramienia/nogi, albo przyklejane do skóry. W obu przypadkach te elektrody wykrywają sygnały elektryczne wytwarzane przez mięśnie, gdy użytkownik próbuje wykonać określone czynności i na ich podstawie porusza protezą.

Czytaj też: Elon Musk ogłosił Tesla Bot. Ten humanoidalny robot Tesli ma spełniać Wasze życzenia

W testach wykazano, że magnetomikrometria jest lepsza od elektromiografii w przypadku nowoczesnych protez

To elektrodowe podejście bazuje na EMG, czyli elektromiografii, która według prof. Hugh Herra z MIT nie jest idealnym rozwiązaniem w przypadku protez. Powodem jest bazowanie na sygnale pośrednim, przez co efektem jest sytuacja, w której „widzimy, co mózg mówi mięśniom, ale nie to, co mięsień faktycznie robi”. Dlatego też przy wsparciu innych badaczy postanowił opracować alternatywę w postaci magnetomikrometrii (MM).

Mamy nadzieję, że MM zastąpi elektromiografię jako dominujący sposób łączenia obwodowego układu nerwowego z bionicznymi kończynami. I mamy tę nadzieję ze względu na wysoką jakość sygnału, jaką otrzymujemy z MM, oraz fakt, że jest on minimalnie inwazyjny i ma niskie przeszkody regulacyjne i koszty.

– wyjaśnia Hugh Herr.

Czytaj też: Armia USA pokazała gotowy do walki prototypowy bojowy pojazd z bronią laserową

To podejście polega na wszczepieniu dwóch małych kulek magnetycznych w każdy z mięśni kikuta, a następnie wykorzystaniu czujników znajdujących się poza kikutem, aby monitorować, jak zmienia się odległość między dwoma magnesami w każdym mięśniu. W ten sposób możliwe jest natychmiastowe wykrycie, jak bardzo każdy mięsień się rozciąga lub kurczy, a nawet to, z jaką prędkością tego dokonuje, dzięki czemu proteza może być bardzo szybko aktywowana.

Za pomocą magnetomikrometrii bezpośrednio mierzymy długość i prędkość mięśnia. Dzięki modelowaniu matematycznemu całej kończyny możemy obliczyć docelowe pozycje i prędkości kontrolowanych stawów protetycznych, a następnie prosty kontroler może sterować tymi stawami.

Czytaj też: My czekamy na szerszy dostęp do 5G, a LG pobiło właśnie rekord zasięgu 6G

Skuteczność tego podejścia wykazano w testach laboratoryjnych, w których to pary kulek o szerokości 3 mm wszczepiono w mięśnie łydek indyków. Kiedy naukowcy ręcznie poruszali stawami skokowymi ptaków, zewnętrzne czujniki magnetyczne były w stanie wykryć i precyzyjnie zmierzyć ruchy mięśni łydek w ciągu zaledwie trzech milisekund.