感覚フィードバックは、切断者が自分の環境を探索し、対話できるようにするために重要です。 今回、研究者は、義足の指先から切断者の断端に熱情報を伝達することで、切断者が温度を感知して反応できるようにする装置を開発した。 2 月 9 日にジャーナルに発表された「MiniTouch」デバイス と既製の電子機器を使用し、市販の義肢に組み込むことができ、手術を必要としません。 57 歳の橈骨下切断患者は、熱に敏感な義手を使用して、異なる温度の物体を区別して手動で分類し、他の人間との身体接触を感知することができました。
これは非常にシンプルなアイデアであり、市販のプロテーゼに簡単に組み込むことができます。 温度は、ロボットハンドの感覚を回復するための最後のフロンティアの 1 つです。 私たちは初めて、切断者に感覚のパレット全体を取り戻すことに本当に近づいています。」
シルベストロ・ミセラ氏、ローザンヌ連邦工科大学およびサンタンナ高等専門学校の上級著者
研究チームは以前、彼らの熱感知技術が切断患者17/27人の受動的な熱感覚を回復できることを示した。 新しい研究では、MiniTouch が市販の義肢に簡単に組み込むことができ、感覚ニューロンと運動ニューロンの間のフィードバックを必要とする作業中に能動的な熱感覚が可能になることが示されました。
熱さや冷たさを感知できるという機能的な重要性を超えて、熱情報は切断患者の身体感覚や感情的な接触を経験する能力も向上させる可能性があります。 「温度情報を追加すると、タッチがより人間らしくなります」と、ローザンヌ工科大学の上級著者である Solaiman Shokur (@SolaimanShakur) 氏は言います。 「温度を感知する能力があれば、切断患者の身体性、つまり『この手は私のもの』という感覚が改善されると考えています。」
これを行うために、研究者らは、37 年前に経橈骨切断を受けた 57 歳男性の義足に MiniTouch を組み込み、参加者の断端上の点にデバイスを接続し、幻の人差し指に熱感覚を引き起こしました。 。 次に、温度の異なる物体と材料の異なる物体を区別する能力をテストしました。
MiniTouch を使用すると、参加者は、冷水 (12°C)、冷水 (24°C)、温水 (40°C) のいずれかが入った 3 つの視覚的に区別できないボトルを 100% の精度で区別できましたが、デバイスを使用しない場合は、精度はわずか 33% でした。 MiniTouch デバイスは、さまざまな温度の金属立方体を迅速かつ正確に分別する能力も向上させました。
「ロボットハンドの器用さが一定レベルに達すると、ロボットハンドを最大限に活用できるように感覚フィードバックが本当に必要になります」とショクル氏は言います。
最後に、MiniTouch デバイスにより、参加者が目隠しをした状態で人間と義手を区別する能力が向上しました。デバイスなしの場合の 60% の精度から、デバイスありの場合は 80% まで精度が向上しました。 しかし、義肢を介して人間の接触を感知する彼の能力は、負傷していない腕に比べてまだ限られており、これは皮膚の柔らかさや質感などの他の非熱感覚入力の制限によるものであると研究者らは推測している。 これらの他の感覚入力を可能にする他の技術も利用可能であり、次のステップは、それらの技術を単一の義肢に統合し始めることです。
「私たちの現在の目標は、接触、固有受容、温度感覚を統合したマルチモーダル システムを開発することです」と Shokur 氏は言います。 「そのタイプのシステムを使用すると、人々は『これは柔らかくて熱い』、または『これは硬くて冷たい』と言うことができるでしょう。」
研究者らは、自社の技術は技術的な観点からはすぐに使用できる状態にあるが、臨床現場に届けられる前にさらなる安全性テストが必要であり、より簡単に取り付けられるように装置をさらに改良する計画があると述べている。 将来のモデルは、切断患者の幻肢の複数の点からの熱情報を統合するために、ミニタッチを基盤として構築することもできます。たとえば、人々が指と親指の熱感覚と触覚を区別できるようにすることで、熱い飲み物をつかむのに役立ち、一方で感覚を得ることができる可能性があります。手の甲は、切断者が他の人が自分の手に触れたときにそれを感知できるようにすることで、人とのつながりの感覚を改善する可能性があります。
この研究は、ベルタレッリ財団、スイス国立科学財団、欧州連合の Horizon 2020 研究およびイノベーション プログラム、Horizon Europe Research & Innovation Programme、および大学研究省の支援を受けました。
ソース：
参考雑誌:
ムハイム、J. 他。 (2024) 熱フィードバックを統合した感覚運動用義手。 と。 doi.org/10.1016/j.medj.2023.12.006。
1707536014
#新しい補綴技術で切断者が温度感覚を取り戻す
2024-02-10 02:40:00