La fusion entre corps et machine, loin de l’image dystopique projetée par le cinéma et la science-fiction, peut être la solution pour de nombreuses personnes qui dépendent de prothèses ou de certaines aides pour se débrouiller seules. Ces dernières années, le premier tweet a déjà été publié simplement en y réfléchissant grâce à l’implant Stentrode et des mains robotiques plus sensibles sont créées. Cela reste cependant un défi de contrôler ces extrémités technologiques avec l’esprit avec la même précision et délicatesse qui sont réalisés par les muscles, les os et le système nerveux humain.
Récemment, deux nouvelles avancées en la matière ont été connues. D’une part, des chercheurs australiens et suédois ont réussi à fusionner le tissu osseux avec l’implant en titane d’une prothèse bionique, qui se contrôle comme une vraie main et soulage la douleur qui peut persister après l’amputation. D’autre part, scientifiques de l’Institut Fraunhofer de génie biomédical IBMT à Sulzbachont adopté une approche différente pour obtenir un contrôle plus précis de la main artificielle. Pour ce faire, ils ont eu recours aux ultrasons, une technologie déjà utilisée dans les patchs pour délivrer des médicaments, mais dans ces nouvelles prothèses elle ne nécessite pas de chirurgie ni d’ostéointégration comme dans le projet mentionné précédemment.
On estime que trois millions de personnes dans le monde sont amputées d’un bras ou d’une main. Ce nombre continue de croître et pour eux, le projet SOMA a été promu grâce au financement de l’Union européenne, qui inclut cette nouvelle invention. Les chercheurs du Fraunhofer ont déjà effectué des tests pour détecter par échographie et identifier avec l’intelligence artificielle les mouvements que la main doit faire selon les ordres du cerveau. De plus, ils travaillent également sur les réponses électriques que la main peut envoyer au cerveau afin qu’il y ait une communication presque identique à la communication naturelle.
Utilisation des ultrasons
Les prothèses myoélectriques fonctionnent généralement avec des électrodes placées sur la peau, qui capter les signaux électriques des contractions musculaires et permettre de contrôler la prothèse avec ces impulsions. Les chercheurs de ce projet ont décidé d’utiliser les ultrasons pour créer une connexion plus directe entre le cerveau et le membre artificiel.
Les capteurs à ultrasons envoient en permanence des impulsions sonores qui se reflètent sur les tissus musculaires de l’avant-bras, contrairement aux impulsions électriques. La clé à ce stade est le temps nécessaire à ces impulsions pour se propager, comme s’il s’agissait d’un radar biotechnologique. De cette façon, La profondeur physique du brin musculaire contre lequel les ultrasons ont été réfléchis est calculée.
Schéma de connexion du projet. SOMA Omicrono
Grâce à cette technique, les scientifiques affirment pouvoir connaître « de manière très détaillée les contractions des tissus musculaires provoquées par des stimuli nerveux dans le cerveau ». Transducteurs sonores piézoélectriques envoyer des impulsions aux tissus musculaires des dizaines de fois par seconde, avec une fréquence comprise entre 1 et 4 MHz. De plus, un minimum de 20 capteurs sont interconnectés. Ceux-ci sont intégrés dans un bracelet qui, ultérieurement, est destiné à être installé dans la structure de la prothèse.
En plus des informations sur la profondeur, chaque capteur fournit également des données sur la position du brin musculaire qui vient d’envoyer une onde. Mais le moment où le muscle se contracte n’est pas seulement important, mais aussi la façon dont chaque mouvement est interprété pour savoir quel message le cerveau essaie d’envoyer. Pousser une balle n’est pas la même chose que l’attraper.
[Este « tercer pulgar » es una prótesis innecesaria pero con mucho potencial]
Pour identifier ce langage interne du corps il existe l’intelligence artificielle. Cette technologie, également utilisée en Espagne pour analyser la santé cardiaque des patients, par exemple, est utilisée dans ce cas précis pour Identifiez ce que cela signifie pour vos doigts et votre main ces mouvements musculaires. L’algorithme est logé dans un boîtier électronique que le patient porte et installé sur son corps, à la manière d’un petit ordinateur.
Une fois l’ordre cérébral reconnu, Ce système envoie les signaux décodés aux actionneurs de la main prothétique, en activant les doigts et les mains artificiels si nécessaire. Les commandes de contrôle sont détectées, analysées et transmises en temps réel. « Le contrôle par ultrasons agit avec une plus grande sensibilité et précision que ce qui serait possible avec des électrodes. Les capteurs peuvent détecter différents degrés de libertécomme la flexion, l’extension ou la rotation », explique le Dr Marc Fournelle, chef du groupe Capteurs et actionneurs chez Fraunhofer IBMT, responsable du développement des capteurs à ultrasons SOMA dans le cadre du projet.
Connexion avec le cerveau
Dans la prochaine étape du projet, les chercheurs souhaitent que la conception soit bidirectionnelle. De cette manière, Le cerveau recevra également des stimuli sensoriels de la prothèsepour pouvoir comprendre avec quelle fermeté on peut saisir un objet sans qu’il ne glisse ou ne se brise, par exemple.
Pour ce faire, le projet SOMA utilise électrodes implantées dans les nerfs, en dehors des capteurs à ultrasons mentionnés dans la première fonctionnalité. La prothèse envoie des signaux au cerveau sous forme de stimulation nerveuse spécifique. Le cerveau de la personne réagit à ces stimuli en lui indiquant de serrer ou de desserrer la main.
Capteurs à ultrasons Institut Fraunhofer de génie biomédical Omicrono
Les utilisateurs ne peuvent pas sentir l’électrode, qui est constituée d’un matériau biologiquement compatible et implantée dans le tissu nerveux, selon l’Institut Fraunhofer de génie biomédical IBMT. « Cela signifie que établit un circuit fermé dans lequel le cerveau et la prothèse de main ils communiquent entre eux en permanence et en temps réel », explique Fournelle.
Les premiers essais
Andreas Schneider-Ickert, chef de projet de l’unité Active Implants et directeur de l’innovation chez Fraunhofer IBMT, déclare : « Les tests sur des sujets ont montré que la technologie fonctionne. Il est très simple à utiliser et non invasif. « Maintenant, nous travaillons à rendre le système encore plus inaperçu. »
[Esta mano robótica usa tus intenciones para funcionar de forma remota]
L’équipe du projet SOMA a recueilli les commentaires des sujets de test à chaque étape. Actuellement, il travaille avec des sujets qui n’ont subi aucune amputationpour vérifier le fonctionnement de chaque élément.
Les utilisateurs ont dû suivre une formation préalable pour relier correctement les signaux collectés et analysés par les capteurs et l’IA avec le mouvement final du doigt prothétique. UN une formation qui ne dure que quelques minutes et sert également de référence de base dans le système pour continuer à analyser le reste des signaux musculaires.
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