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La nueva piel electrónica restaura el sentido del tacto en manos protésicas

La nueva piel electrónica restaura el sentido del tacto en manos protésicas



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Durante décadas, los técnicos e ingenieros médicos crearon prótesis más realistas destinadas a restaurar un cierto sentido de normalidad en la vida de los amputados. Uno de los problemas más frecuentes para los amputados es el síndrome del "miembro fantasma", o sentir que todavía les falta una parte del cuerpo. Los ingenieros de la Universidad Johns Hopkins se acercaron varios pasos a devolver la sensación de esas extremidades a los pacientes, gracias a un nuevo tipo de prótesis.

Se puede colocar una nueva piel electrónica en la parte superior de una mano protésica y brindar un sentido del tacto a través de los dedos de una prótesis y al cuerpo. Los pacientes que ya han utilizado la e-dermis como sujetos de prueba informaron cambios positivos.

"Después de muchos años, sentí mi mano, como si un cascarón hueco se llenara de vida nuevamente", dijo el amputado anónimo que se desempeñó como el principal probador voluntario del equipo.

El estudio fue publicado en una edición reciente de la revista Ciencia Robótica, y detalló cómo el equipo devolvió a los amputados un sentido de sentimientos basados ​​en el tacto. Los ingenieros hicieron la nueva piel usando una combinación de tela y caucho incrustado con sensores. Esos sensores actúan como terminaciones nerviosas, lo que permite que la e-dermis recree tanto el tacto como el dolor en respuesta a los estímulos. Envía esos impulsos de regreso a los nervios periféricos del usuario (los nervios fuera del cerebro y la médula espinal de una persona).

Luke Osborn, un estudiante de posgrado en el departamento de ingeniería biomédica de Johns Hopkins, dijo que los sensores actúan como una piel secundaria. Osborn señaló que la investigación se inspiró en gran medida en estudios biológicos recientes sobre cómo el cuerpo registra tanto el tacto como el dolor.

"Esto es interesante y nuevo", dijo Osborn, "porque ahora podemos tener una mano protésica que ya está en el mercado y ajustarla con una e-dermis que puede decirle al usuario si está recogiendo algo que es redondo. o si tiene puntas afiladas ".

La percepción del dolor siguió siendo un punto crítico de estudio para los investigadores. Si bien la mayoría de las personas no disfrutan del dolor, la sensación ayuda al cuerpo humano a evitar situaciones potencialmente dañinas. El dolor sirve como uno de los mejores mecanismos de protección del cuerpo, explicó Osborn.

"El dolor es, por supuesto, desagradable, pero también es un sentido del tacto esencial y protector que falta en las prótesis que actualmente están disponibles para los amputados", dijo. "Los avances en los diseños de prótesis y los mecanismos de control pueden ayudar a la persona amputada a recuperar la función perdida, pero a menudo carecen de percepción o retroalimentación táctil significativa".

La e-dermis estimula los nervios de la persona amputada de forma no invasiva a través de la piel, explicaron los investigadores. La e-dermis permite al usuario experimentar un flujo continuo de percepciones táctiles. Esto va desde un toque ligero hasta un dolor real. El equipo desarrolló un "modelo neuromórfico" que imita los receptores de dolor y tacto del sistema nervioso humano. Esto le dio a la e-dermis la capacidad de producir sensaciones como lo harían los receptores nerviosos de la piel.

El equipo usó un EEG para rastrear la actividad cerebral y determinó que sus sujetos de prueba podían sentir estas sensaciones en una mano fantasma. Luego conectaron la e-dermis al voluntario mediante estimulaciones nerviosas eléctricas transcutáneas (TENS). El voluntario experimentó una reacción natural y reflexiva al dolor y al no dolor.

El autor principal del artículo, Nitish Thakor, es profesor de ingeniería biomédica y director del Laboratorio de Neuroingeniería e Instrumentación Biomédica en Johns Hopkins.

"Por primera vez, una prótesis puede proporcionar una variedad de percepciones, desde un tacto fino hasta un nocivo y un amputado, haciéndola más como una mano humana", dijo Thakor. El profesor también cofundó Infinite Biomedical Technologies, la empresa con sede en Baltimore que proporcionó el hardware protésico utilizado en el estudio.

Existe una limitación para la e-dermis. Todavía no detecta la temperatura. El equipo centró sus habilidades en detectar curvaturas y nitidez. Sin embargo, los investigadores están listos para probar hasta dónde pueden desarrollar la tecnología con la esperanza de prepararla para el uso global de pacientes.


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