En ny 3D-tryckt protetisk hand kan lära sig bärarens rörelsemönster för att hjälpa amputerade patienter att utföra dagliga uppgifter, rapporterar en studie som publicerades den här veckan i Science Robotics .

Att tappa en lem, antingen genom sjukdom eller olycka, kan ge känslomässiga och fysiska utmaningar för en amputerad, skadar deras livskvalitet. Protetiska lemmar kan vara mycket användbara men är ofta dyra och svåra att använda. Biological Systems Engineering Lab vid Hiroshima University har utvecklat en ny 3D-tryckt protetisk hand kombinerat med ett datorgränssnitt, vilket är deras billigaste, lättaste modellen som är mer reaktiv mot rörelseuppsåt än tidigare. Tidigare generationer av deras protetiska händer har gjorts av metall, vilket är tungt och dyrt att göra.

Professor Toshio Tsuji från Graduate School of Engineering, Hiroshima University beskriver mekanismen för detta nya hand- och datorgränssnitt med ett spel "Rock, Papper, Sax. "Bäraren föreställer sig en handrörelse, som att göra en knytnäve för rock eller ett fredsskylt för sax, och datorn fäst vid handen kombinerar de tidigare inlärda rörelserna från alla fem fingrar för att göra denna rörelse.

"Patienten tänker bara på handens rörelse och sedan rör sig roboten automatiskt. Roboten är som en del av hans kropp. Du kan styra roboten som du vill. Vi kommer att kombinera människokroppen och maskinen som en levande kropp." förklarar Tsuji.

Elektroder i uttaget på protesutrustningen mäter elektriska signaler från nerver genom huden - ungefär som hur ett EKG mäter pulsen. Signalerna skickas till datorn, som bara tar fem millisekunder för att fatta sitt beslut om vilken rörelse det ska vara. Datorn skickar sedan de elektriska signalerna till motorerna i handen.

Det neurala nätverket (namnet Cybernetic Interface), som gör att datorn kan "lära sig, "tränades för att känna igen rörelser från var och en av de fem fingrarna och sedan kombinera dem till olika mönster för att göra sax till sten, plocka upp en vattenflaska eller för att kontrollera kraften som används för att skaka någons hand.

"Detta är en av de särdrag i detta projekt. Maskinen kan lära sig enkla grundrörelser och sedan kombinera och sedan producera komplicerade rörelser, "Säger Tsuji.

Hiroshima University Biological Systems Engineering Lab testade utrustningen med patienter i Robot Rehabilitation Center i Hyogo Institute of Assistive Technology, Kobe. Forskarna samarbetade också med företaget Kinki Gishi för att utveckla uttaget för att rymma amputerade patienters arm.

Sju deltagare rekryterades till denna studie, inklusive en amputerad som hade haft protes i 17 år. Deltagarna uppmanades att utföra en mängd olika uppgifter med handen som simulerade det dagliga livet, som att plocka upp små saker, eller knyter näven. Noggrannheten hos protetiska handrörelser mätt i studien för enkel enkel rörelse var över 95 procent, och komplicerat, oinlärda motioner var 93 procent.

Dock, den här handen är inte riktigt redo för alla bärare. Att använda handen länge kan vara betungande för bäraren eftersom de måste koncentrera sig på handpositionen för att upprätthålla den, vilket orsakade muskeltrötthet. Teamet planerar att skapa en träningsplan för att på bästa sätt använda handen och hoppas att det kommer att bli ett prisvärt alternativ på protetikmarknaden.