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Dec 17, 2023

磁気センサーが筋肉の長さを追跡します

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MIT ニュース オフィスの Web サイトでダウンロードできる画像は、クリエイティブ コモンズ表示、非営利、改変禁止ライセンスに基づいて、非営利団体、報道機関、および一般の人々に提供されています。 提供された画像は、サイズに合わせてトリミングする以外に変更することはできません。 画像を複製する場合はクレジットラインを使用する必要があります。 以下に提供されていない場合は、画像のクレジットを「MIT」に記載してください。

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MITの研究者らは、単純な磁石のセットを使用して、筋肉の動きを監視する洗練された方法を考案した。これにより、切断患者が義足を制御しやすくなるのではないかと期待している。

新しい論文一対で研究者らは、運動中の筋肉の長さを追跡できる磁石ベースのシステムの精度と安全性を実証した。 動物を使って行われたこの研究は、この戦略を使用して、義肢装具を装着した人々が自然な手足の動きをより忠実に模倣した方法で義肢を制御できるようにするのに役立つ可能性があるという希望を与えている。

「これらの最近の結果は、このツールが自然活動中の筋肉の動きを追跡するために研究室の外で使用できることを示しています。また、磁気インプラントが安定していて生体適合性があり、不快感を引き起こさないことも示唆しています」とMITのキャメロン・テイラー氏は述べています。研究科学者であり、両方の論文の共同主著者です。

研究の1つでは、研究者らは七面鳥が走ったり、ジャンプしたり、その他の自然な動きをする際のふくらはぎの筋肉の長さを正確に測定できることを示した。 別の研究では、測定に使用された小さな磁気ビーズが筋肉に埋め込まれた場合でも炎症やその他の悪影響を引き起こさないことが示されました。

「四肢を失った人々のバイオニック四肢の制御と有効性を向上させる、この新技術の臨床的可能性に非常に興奮しています」とメディア芸術科学教授であり、K.リサ共同ディレクターのヒュー・ハー氏は言う。 MIT ヤン バイオニクス センター、および MIT マクガバン脳研究所の準会員。

Herr は両方の論文の上級著者であり、これらの論文は本日、ジャーナル「Frontiers in Bioengineering and Biotechnology」に掲載されます。 ブラウン大学の生態学、進化学、生物生物学の教授であるトーマス・ロバーツは、この測定研究の上級著者です。

動きの追跡

現在、電動義足は通常、表面筋電図検査 (EMG) として知られるアプローチを使用して制御されます。 切断された四肢の皮膚の表面に取り付けられた電極、または切断された四肢の残存筋肉に外科的に埋め込まれた電極は、人の筋肉からの電気信号を測定し、その電気信号が義肢に供給され、義肢を装着した人が意図したとおりに動かすのに役立ちます。

ただし、このアプローチでは、義肢の動きをより正確にするのに役立つ可能性がある筋肉の長さや速度に関する情報はまったく考慮されていません。

数年前、MIT チームは、マグネトマイクロメトリーと呼ばれるアプローチを使用して、この種の筋肉測定を実行する新しい方法の開発に取り組み始めました。 この戦略は、筋肉に埋め込まれた小さなビーズを取り囲む永久磁場を利用します。 彼らのシステムは、体の外側に取り付けられたクレジットカードサイズのコンパスのようなセンサーを使用して、2 つの磁石間の距離を追跡できます。 筋肉が収縮すると磁石は互いに近づき、筋肉が曲がると磁石はさらに離れます。

昨年発表された研究では、研究者らは、ビーズを七面鳥のふくらはぎの筋肉に埋め込んだ場合、このシステムを使用して足首の小さな動きを正確に測定できることを示した。 新しい研究の 1 つで、研究者らは、このシステムが実験室以外の環境でより自然な動きの際に正確な測定を行えるかどうかを確認することに着手しました。

そのために、彼らは七面鳥が登れるスロープと飛び乗れる箱の障害物コースを作成しました。 研究者らは、磁気センサーを使用してこれらの活動中の筋肉の動きを追跡し、システムが筋肉の長さを 1 ミリ秒未満で計算できることを発見しました。