Китайские ученые создали сенсорный слой для протезов, который способен отслеживать опасное давление на культю конечности. Разработка размещается внутри приемной гильзы, между телом человека и протезом. Ее задача — определить место воздействия, его силу и продолжительность.
Слишком сильное или неравномерное давление может вызывать неприятные ощущения, воспаление и появление язв, а также влиять на равновесие и движения человека. Новый датчик должен заранее сигнализировать о риске повреждения тканей. Результаты исследования опубликованы в журнале Cyborg and Bionic Systems.
Система использует 2 канала обработки данных. Первый быстро фиксирует силу и расположение давления, а второй суммирует сигналы во времени и сразу с нескольких точек. Кратковременное воздействие устройство расценивает как обычное касание, но длительная, повторяющаяся или распределенная нагрузка вызывает предупреждение.
Разработку сначала испытали на роботизированной руке с 4 датчиками. Давление в 10 килопаскалей в течение 0,21 секунды система признала безопасным, однако при воздействии в течение 0,49 секунды рука отдергивалась. После такого сигнала порог предупреждения снижался, поэтому последующая реакция на ту же нагрузку наступала через 0,06 секунды.
Затем датчики установили в протезы голени 3 участников исследования. Во время ходьбы, подъема по лестнице, прыжков и бега прибор регистрировал нагрузку в 4 наиболее чувствительных зонах. При беге система выявила чрезмерный подъем бедра, который приводил к неравномерному давлению на переднюю часть культи, а обратная связь помогла участникам скорректировать движения.
В испытаниях устройство правильно определило 86,4% кратковременных эпизодов дискомфорта и 90,9% длительных. Авторы отмечают, что прототип пока подключен проводами и нуждается в уменьшении, создании беспроводной версии и дополнительных проверках. Для оценки удобства и эффективности в повседневной жизни потребуются более масштабные и продолжительные исследования.
