温度敏感假肢可提高截肢者的灵活性和人际联系感

发布时间：2024-02-22 17:01:10 栏目：精选知识

导读 感觉反馈对于截肢者能够探索周围环境并与其互动非常重要。现在，研究人员开发了一种设备，通过将假肢指尖的热信息传递到截肢者的残肢，让截...

感觉反馈对于截肢者能够探索周围环境并与其互动非常重要。现在，研究人员开发了一种设备，通过将假肢指尖的热信息传递到截肢者的残肢，让截肢者能够感知温度并做出反应。“MiniTouch”设备于 2 月 9 日发表在Med杂志上，使用现成的电子设备，可以集成到市售假肢中，并且不需要手术。一名 57 岁的经桡动脉截肢者使用热敏假手，能够区分并手动分类不同温度的物体，并感知与其他人的身体接触。



“这是一个非常简单的想法，可以轻松地集成到商业假肢中，”洛桑联邦理工学院和圣安娜高等学院的资深作者 Silvestro Micera ( @_smicera ) 说道。“温度是恢复机器人手感觉的最后前沿之一。这是我们第一次真正接近恢复截肢者的全部感觉。”

该团队此前表明，他们的热敏技术可以恢复 17/27 截肢者的被动热感觉。在这项新研究中，他们表明 MiniTouch 可以轻松集成到商业假肢中，并且在需要感觉和运动神经元之间反馈的任务中能够实现主动热感觉。

除了能够感知冷热的功能重要性之外，热信息还可以改善截肢者的具体感和体验情感触摸的能力。洛桑联邦理工学院的资深作者 Solaiman Shokur ( @SolaimanShokur )表示：“添加温度信息使触摸变得更加人性化。” “我们认为拥有感知温度的能力将改善截肢者的具体表现——‘这只手是我的’的感觉。”

为此，他们将 MiniTouch 集成到一名 57 岁男性的个人假肢中，该男性在 37 年前接受了经桡动脉截肢，将设备连接到参与者残肢上的一个点，在他的幻像食指中引发热感觉。然后，他们测试了他区分不同温度的物体和不同材料制成的物体的能力。

使用 MiniTouch，参与者能够以 100% 的准确度区分三个视觉上无法区分的瓶子，分别装有冷 (12°C)、凉 (24°C) 或热水 (40°C)，而如果没有该设备，他的准确率仅为33%。MiniTouch设备还提高了他快速准确地分类不同温度金属立方体的能力。

“当你的机器人手达到一定的灵巧程度时，你确实需要感官反馈才能充分发挥机器人手的潜力，”Shokur 说。

最后，MiniTouch 设备提高了参与者在蒙眼时区分人类和假肢的能力，从不使用设备时的 60% 准确率提高到使用设备时的 80%。然而，与未受伤的手臂相比，他通过假肢感知人类触摸的能力仍然有限，研究人员推测这是由于其他非热感觉输入(例如皮肤柔软度和纹理)的限制。其他技术可用于实现这些其他感官输入，下一步是开始将这些技术集成到单个假肢中。

“我们现在的目标是开发一个集成触觉、本体感觉和温度感觉的多模态系统，”Shokur 说。“有了这种类型的系统，人们将能够告诉你‘这是又软又热’，或者‘这是又硬又冷’。”

研究人员表示，从技术角度来看，他们的技术已经可以使用，但在到达诊所之前还需要进行更多的安全测试，并且他们计划进一步改进该设备，以便更容易安装。未来的模型还可以建立在 Minitouch 的基础上，整合来自截肢者幻肢上多个点的热信息，例如，允许人们区分手指和拇指的热感和触觉，这可能有助于他们抓住热饮料，同时使人能够感觉到手背可以让截肢者感觉到另一个人触摸他们的手，从而改善人与人之间的联系。