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国外研发新型无线传感器,改善截肢患者假肢性能

2019-08-08 11:24 来源:传感器专家网

据外媒报道,近日,由伍斯特理工学院(WPI)教授领导的一个研究小组联手开发了无线传感器,以改善上肢截肢患者的手腕假肢性能。

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国外研发新型无线传感器,改善截肢患者假肢性能

由伍斯特理工学院(WPI)教授Ted Clancy领导的一个研究小组开发了无线传感器,以改善上肢截肢患者的假肢性能  

根据截肢者联盟的统计,美国有近200万人装有假肢肢体,每年约有185,000例截肢。现有的有线传感器以类似于心脏病专家检测患者心脏的心电图活动方式来检测手臂中的残余肌肉组织电活动,并使用该信号来控制手腕假肢的运动。由于控制手部的大多数肌肉实际上都存在于前臂内,因此这种技术对于许多缺乏肢体的人来说是很困难的。 研究人员说,从历史上看,假肢通过模塑塑料插座固定在身体上,塑料插座形状会适合假肢天然组织的结构。然而,最近在该领域的动作是假肢制作逐渐远离(插座),而是使用所谓的骨整合。在骨整合下,假体将粘附在已经通过外科手术植入骨中的金属杆上,所以不再需要一个插座。不过,骨整合也会导致所有这些用于控制设备的有线传感器都无处可去,因为实际上,电线会松散,可能会被物体夹住并造成其他问题。因此,在从有线传感器到无线传感器的过渡中,研究人员不得不考虑整个假肢装置的结构。

为了应对这一挑战,研究人员计划将银元大小的无线传感器放置在残余的手臂肌肉位置上。研究人员表示他们计划从两个传感器开始,这两个传感器可以扩展到多达八个或更多传感器,主要是为了更好地控制。

“我们的想法是创建一个更节省空间的标准化系统,可以很容易地适应各种产品。我们正在寻找低耗能的设备,以便(传感器)可以全天佩戴,”研究人员说。一旦该技术在截肢者上进行了测试,Clancy和LTI团队计划对该技术进行商业评估。未来,这种无线传感器技术将对肢体不足的人产生重大影响,并允许他们控制手部和手腕假肢,为他们的生活带来更多的便捷。

据悉,这项研究建立在研究人员之前的研究基础之上。两年前,WPI研究团队与LTI合作开发了一种更通用的手腕假肢,通过使手和手腕同时工作,使用户能够更自然地移动。工作重点是如何将从前臂肌肉活动中获取信号转换为手和假肢的适当运动。他们首先从64个或更多电极收集数据,但认识到具有许多输入的设备可能是繁重或不切实际的,他们试图用少至四个电极实现相同的效果,同时还改善功能。他们的目标是使手腕假肢能够更紧密地复制人手和手腕的自然同步动作。例如,当伸手去拿一杯水时,手指转动以对齐手,同时手指伸展以环绕玻璃,对于使用现有假肢的上肢截肢者来说,这种简单的动作要麻烦得多。而此次研究在以前研究的基础上,简化了设备的数量和大小,同时也提高了假肢性能。

责任编辑:潘一大