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Elektronische Haut holt Tastsinn, Schmerz zu den prothetischen Händen

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Amputierte erfahren häufig die Empfindung eines Gefühls, dass ein fehlendes Körperteil noch dort ist, bekannt als Phantomschmerz.

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Diese sensorische Illusion ist näher an werdenem Dank einer Wirklichkeit eines Teams von Ingenieuren an den Universität John Hopkins, die eine elektronische Haut hergestellt hat.

Wenn sie auf prothetische Hände überlagert wird, holt diese Elederhaut zurück einen wirklichen Tastsinn durch die Fingerspitzen.

„Nach vielen Jahren, glaubte ich meiner Hand, als ob ein hohles Oberteil erhalte wieder gefüllt mit dem Leben,“ sagte ein anonymer Amputierter, der als die freiwillige hauptsächlichprüfvorrichtung des Teams diente.

Gemacht vom Gewebe und von Gummi, die mit Sensoren geschnürt wird, um Nervenenden nachzuahmen, erstellt Elederhaut einen Tastsinn sowie Schmerz neu, indem sie Anregungen abfragt und die Antriebe zurück zu den Zusatznerven neu legt.

„Wir haben einen Sensor, der über die Fingerspitzen einer prothetischen Hand hinausgeht und Taten wie Ihre eigene Haut wurden,“ Luke Osborn, ein Student im Aufbaustudium in der biomedizinischen Technik, sagten hergestellt. „Sie hat angespornt durch, was in der Humanbiologie, mit den Empfängern für Note und die Schmerz geschieht. Dieses ist interessant und neu, weil jetzt wir eine prothetische Hand haben können, die bereits auf dem Markt ist, und ihn mit einer Elederhaut passen, die dem Träger sagen kann, ob er oder sie etwas aufheben, das rund ist, oder ob es hat scharfe Punkte.“

Die Arbeit, veröffentlicht am 20. Juni in der Zeitschrift Wissenschafts-Robotik, zeigt sie, möglich dass ist, eine Strecke der natürlichen, Note-ansässigen Gefühle zu den Amputierten wieder herzustellen, die prothetische Glieder benutzen.

Die Fähigkeit, die Schmerz zu ermitteln konnte zum Beispiel nicht nur in den prothetischen Händen, aber auch in den unteren Gliedprothesen nützlich sein und den Benutzer zum möglichen Schaden des Gerätes alarmieren.

Menschliche Haut enthält ein komplexes Netz von Empfängern, die eine Vielzahl von Empfindungen zum Gehirn neu legen. Dieses Netz stellte eine biologische Schablone für das Forschungsteam, das Mitglieder von den Johns- Hopkinsabteilungen der biomedizinischen Technik, der elektrischen und der Computertechnik und Neurologie einschließt, und vom Singapur-Institut von Neurotechnology zur Verfügung.

Eine menschlichere Note zu den modernen prothetischen Entwürfen zu holen ist, besonders wenn es um das Enthalten der Fähigkeit, den Schmerz zu glauben geht, Osborn sagte kritisch.

„Die Schmerz sind, selbstverständlich, aber es ist auch ein wesentlicher, schützender Tastsinn unangenehm, der in den Prothesen, die zu den Amputierten zur Zeit verfügbar sind,“ er sagte ermangelt. „Fortschritte in den Prothesenentwürfen und -Kontrollmechanismen können die Fähigkeit eines Amputierten unterstützen, verlorene Funktion wiederzugewinnen, aber sie ermangeln häufig bedeutungsvolles, Tastfeedback oder Vorstellung.“

Das ist, wohin die Elederhaut hereinkommt und übermittelt Informationen zum Amputierten, indem es Zusatznerven im Arm anregt und den so genannten Phantomschmerz herstellt, zum Leben zu kommen.

Das Elederhautgerät tut dies, indem es elektrisch die Nerven des Amputierten auf eine nichtinvasive Art anregt, durch die Haut, sagte Nitish Thakor, der ältere Autor des Papiers.

„Zum ersten Mal, kann eine Prothese eine Strecke der Vorstellungen zur Verfügung stellen, von der feinen Note zu schädlichem zu einem Amputierten, es eher wie eine menschliche Hand machend,“ sagte Thakor.

Angespornt durch Humanbiologie, ermöglicht die Elederhaut seinem Benutzer, ein ununterbrochenes Spektrum von Tastwahrnehmungen, von der hellen Note zur schädlichen oder schmerzlichen Anregung abzufragen.

Das Team schuf ein neuromorphic Modell, welches die Note und die Schmerzrezeptoren des menschlichen Nervensystems nachahmt und ließ die Elederhaut Empfindungen elektronisch verschlüsseln, gerade während die Empfänger in der Haut wurden. Gehirntätigkeit über Elektroenzephalographie oder EEG, das Team aufspürend, bestimmte, dass die Versuchsperson in der Lage war, diese Empfindungen in seiner Phantomhand zu empfinden.

Die Forscher schlossen dann den Elederhautertrag an den Freiwilligen, indem sie eine nichtinvasive Methode anwendeten, die als transcutaneous elektrische Nervenanregung bekannt ist, oder die ZEHN an. In einer Schmerzentdeckungsaufgabe bestimmte das Team, dass die Versuchsperson und die Prothese in der Lage waren, eine natürliche, Reflexivreaktion zu erfahren zu beiden Schmerz beim Berühren eines spitzen Gegenstandes und der Nichtschmerz als, einen runden Gegenstand berührend.

Die Elederhaut ist nicht für Temperatur empfindlich. Für diese Studie, das Team gerichtet auf die Entdeckung von Gegenstandbiegung (für Noten- und Formvorstellung) und Schärfe (für Schmerzempfindung). Die Elederhauttechnologie könnte eingesetzt werden, um Robotersysteme menschlicher zu machen, und sie könnte auch verwendet werden, um zu erweitern, oder auf Astronautenhandschuhe und Raumanzüge, Osborn verlängern sagte.

Die Forscher planen, die Technologie weiter zu entwickeln und zu verbessern, zu verstehen, wie man bedeutungsvolle sensorische Informationen zu den Amputierten, in den Hoffnungen der Herstellung das Systembereite zu weitverbreitetem geduldigem Gebrauch zur Verfügung stellt.