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.
Magnetyzm przyszłością dla nowoczesnych protez
Magnetyzm przyszłością dla nowoczesnych protez

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.