Att tappa en arm behöver inte betyda att man förlorar all känsel, tack vare armproteser som stimulerar nerver med mild elektrisk feedback.

University of Illinois forskare har utvecklat en kontrollalgoritm som reglerar strömmen så att en protetikanvändare känner en stadig känsla, även när elektroderna börjar lossna eller när svett byggs upp.

"Vi ger känslan tillbaka till någon som har tappat sin hand. Tanken är att vi inte längre vill att handprotesen ska kännas som ett verktyg, vi vill att det ska kännas som en förlängning av kroppen, sa Aadeel Akhtar, en M.D./Ph.D. student på neurovetenskapsprogrammet och medicinska forskarprogrammet vid University of Illinois. Akhtar är huvudförfattare till en artikel som beskriver den sensoriska kontrollmodulen, publiceras i Vetenskapsrobotik , och grundaren och VD:n för PSYONIC, ett startup-företag som utvecklar bioniska armar till låg kostnad.

"Kommersiell protetik har inte bra sensorisk feedback. Detta är ett steg mot att få tillförlitlig sensorisk feedback till användare av protetik, " han sa.

Armproteser som erbjuder nervstimulering har sensorer i fingertopparna, så att när användaren kommer i kontakt med något, en elektrisk signal på huden motsvarar hur mycket tryck armen utövar. Till exempel, en lätt beröring skulle generera en ljus känsla, men ett hårt tryck skulle ha en starkare signal.

Dock, det har varit många problem med att ge användarna pålitlig feedback, sa flygteknikprofessor Timothy Bretl, studiens huvudutredare. Vid vanligt slitage över tid, elektroderna som är anslutna till huden kan börja lossna, orsakar en uppbyggnad av elektrisk ström på området som förblir anslutet, vilket kan ge användaren smärtsamma stötar. Växelvis, svett kan hindra anslutningen mellan elektroden och huden, så att användaren känner mindre eller till och med ingen feedback alls.

"En stadig, tillförlitlig sensorisk upplevelse kan avsevärt förbättra en protesanvändares livskvalitet, sa Bretl.

Regulatorn övervakar den feedback som patienten upplever och justerar automatiskt den aktuella nivån så att användaren känner en stadig feedback, även vid svettningar eller när elektroderna är 75 procent avskalade.

Forskarna testade kontrollenheten på två frivilliga patienter. De utförde ett test där elektroderna gradvis drogs tillbaka och fann att kontrollmodulen minskade den elektriska strömmen så att användarna rapporterade jämn återkoppling utan stötar. De lät också patienterna utföra en rad vardagliga sysslor som kunde orsaka känselförlust på grund av svett:att gå i trappor, slå en spik i en bräda och köra på en elliptisk maskin.

"Vad vi upptäckte är att när vi inte använde vår kontroller, användarna kunde inte känna känslan längre i slutet av aktiviteten. Dock, när vi hade kontrollalgoritmen på, efter aktiviteten sa de att de fortfarande kunde känna känslan bra, " sa Akhtar.

Att lägga till den kontrollerade stimuleringsmodulen skulle kosta mycket mindre än själva protesen, sa Akhtar. "Även om vi ännu inte vet den exakta fördelningen av kostnaderna, Vårt mål är att få det helt och hållet täckt av försäkringar utan egenkostnad för användarna."

Gruppen arbetar med att miniatyrisera modulen som ger den elektriska feedbacken, så att den passar inuti en armprotes istället för att fästas på utsidan. De planerar också att göra mer omfattande patienttester med en större grupp deltagare.

"När vi får en miniatyriserad stimulator, vi planerar att göra fler patienttester där de kan ta hem det under en längre tid och vi kan utvärdera hur det känns när de utför dagliga aktiviteter. Vi vill att våra användare på ett tillförlitligt sätt ska kunna känna och hålla saker så känsliga som ett barns hand, " sade Akhtar. "Detta är ett steg mot att göra en handprotes som blir en förlängning av kroppen snarare än att bara vara ett annat verktyg."