Имплантируемые магниты для контроля протезов

Американские инженеры из Массачусетского технологического института разработали систему, которая может позволить пользователям роботизированных протезов более чутко управлять своими бионическими конечностями. Технология предполагает имплантацию пар маленьких магнитных шариков в мышцы. Когда мышцы сокращаются, бусинки сдвигаются ближе друг к другу, что позволяет протезам более точно вычислять намерения пользователя и отражать их.

Информация об этом исследовании была опубликована в журнале Frontiers in Bioengineering and Biotechnology.

Существующие системы измеряют электрическую активность в мышцах, но это не так точно, как измерение фактического движения мышц. Ученые протестировали новую технологию на индейках, показав, что имплантированные магниты не вызывают воспаления или раздражения. Важно отметить, что они могли помочь в очень точном измерении длины мышц, когда индейки проходили полосу препятствий, что отражает реальные условия вне лаборатории.

Эта новейшая разработка направлена на улучшение способа, с помощью которого роботизированные протезы могут чувствовать намерения пользователя и двигаться соответствующим образом. В настоящее время такие устройства обычно определяют электрическую активность мышц с помощью процесса, называемого поверхностной электромиографией. Однако этот подход не учитывает мышечную активность, в том числе скорость движения и длину мышцы во время сокращения.

Чтобы устранить это ограничение, исследователи Массачусетского технологического института разработали новый метод, который они назвали магнитомикрометрией. Он включает в себя простые пары имплантированных магнитных шариков, которые перемещаются вместе при сокращении мышцы и отдаляются друг от друга при ее расслаблении. Идея заключается в том, чтобы роботизированные протезы могли определять магнитный сигнал от мышц и определять намерения пользователя.

Хотя исследователи показали, что технология работает в контролируемых условиях в лаборатории, важно протестировать новый метод в реальном мире. Исходя из этого, инженеры имплантировали магнитные бусины индейкам и заставили их бегать по полосе препятствий. Птицы бегали и прыгали через препятствия, а исследователи оценивали, могут ли магнитные бусины давать точные показания длины мышц.

Как показали тесты, система оказалась очень полезной для оценки длины мышц и могла проводить измерения менее чем за миллисекунду. Более того, по точности она выгодно отличалась от более традиционного оборудования. Исследователи также изучили воздействие бусин на организм и обнаружили, что они не вызывают раздражения в мышцах, что позволяет предположить, что они подходят для долгосрочной имплантации.