Protez içinde hisseden yapay deri geliştirildi.

Araştırmacıların geliştirdiği sistem, bu görünmeyen teması izlemek için tasarlanmış ince bir sensör katmanı. Tam bir protez bacak değil; soketin içine, protez ile kalan uzuv arasına yerleştiriliyor. Amaç, baskının nerede yoğunlaştığını ve ne zaman tehlikeli bir düzeye çıktığını anlamak.

Yapay derinin çalışma mantığı

Ekip, sistemi iki ayrı yol üzerinden çalıştırıyor. Hızlı çalışan yol, basıncın yerini ve şiddetini hemen bildiriyor. Diğer yol ise basıncı zaman içinde ve farklı noktalardan gelen sinyallerle birleştiriyor.

Bu ikinci yol, basınca duyarlı bir malzeme ile sinyale göre tepkisi değişebilen sinaps benzeri transistörlerden oluşuyor. Böylece sistem, basit bir hafıza etkisi gösteriyor. Zarar vericiye benzeyen bir girişten sonra uyarı eşiği hassaslaşıyor ve daha zayıf baskılar bile sonraki aşamada daha güçlü alarm üretebiliyor.

Araştırmacılar burada önemli bir ayrım yapıyor: Biyolojik acı; sinirler, omurilik, beyin, duygu ve bilinçli deneyim içeriyor. Bu cihaz ise acının kendisini değil, işlevsel bir uyarı davranışını taklit ediyor.

Robotik elde ve gönüllülerde test edildi

İlk denemede dört sensörden oluşan bir dizi robotik ele takıldı. Sistem, 10 kilopaskallık baskı 0,21 saniye sürdüğünde bunu zararsız kabul etti. Aynı baskı 0,49 saniyeye uzayınca sinyal birikti, eşik aşıldı ve robot el geri çekildi.

Baskı benzeri bu olaydan sonra aynı kuvvetteki giriş, 0,06 saniyede geri çekilme yarattı. Bu, vücudun yaralanma sonrasında daha hassas hâle gelmesine benzer bir tepki verdi, ancak robotun acı hissettiği anlamına gelmedi. Hızlı tepki, mühendislik ürünü bir eşik değişiminden kaynaklandı.

Ardından sensörler, diz altı protez kullanan üç kişinin soket içine yerleştirildi. Katılımcıların otururken, yürürken, merdiven çıkarken, zıplarken ve koşarken oluşturduğu basınç kaydedildi. Dört algılama noktası, anatomiye ve katılımcıların günlük rahatsızlık tariflerine göre baskıya açık bölgelere kondu.

Koşu sırasında sistem, protez ayağın yere takılmaması için kalçanın fazla kaldırıldığını fark etti. Bu hareket yükü eşitsiz dağıttı ve kalan uzvun ön kısmındaki basıncı artırdı. Geri bildirim, katılımcıların yürüyüş biçimini ayarlamasına ve kalça hareketini azaltmasına yardımcı oldu.

Sonuçlar ne gösteriyor, ne göstermiyor?

Araştırma ekibi, cihazın uyarılarını insanlar tarafından yapılan değerlendirmelerle karşılaştırdı. Bunun için katılımcıların sayısal rahatsızlık puanlarını ve gözlemcilerin yüz ifadelerine verdiği puanları kullandı.

Bu oranlar, testlerdeki uyumu gösteriyor; kullanıcı memnuniyetini göstermiyor. Çalışma, katılımcıların sistemi toplam ne kadar süre taktığını da aktarmıyor. Bir memnuniyet anketi de yer almıyor. Bu yüzden cihazın günlük yaşamda rahat olup olmadığını ya da gerçekten kullanışlı bulunup bulunmayacağını şimdilik söylemek mümkün değil.

Bir sonraki adım ne olabilir?

Araştırmacılar, bu yapay derinin protez kullanıcılarına hangi anda pozisyon değiştirmeleri, yürüyüşlerini düzeltmeleri, dinlenmeleri ya da soketi kontrol ettirmeleri gerektiğini söyleyebileceğini düşünüyor. Kaydedilen örüntüler ayrıca klinisyenlere soket uyumu ve yürüyüş eğitimi için kişiselleştirilmiş veri sağlayabilir.

Buna karşın sistem henüz erken aşamada. Tel bağlantılı prototipin küçük, düşük güç tüketen kablosuz bir düzene indirgenmesi gerekiyor. Ayrıca tıbbi kullanım için güvenli sabitleme, tekrar eden yük altında kararlılık, ter, sıcaklık değişimi ve soket deformasyonu karşısındaki dayanıklılık da gösterilmek zorunda.

Daha geniş ve daha uzun çalışmalar yapılmadan, bu sistemin farklı ampütasyon türlerinde ve farklı soket tasarımlarında aynı sonucu verip vermeyeceği bilinmiyor. Araştırmacıların test ettiği şey, acının kendisi değil; zararlı basınç oluşmadan önce çalışan bir uyarı mekanizması.

Ajans Dijital yorumu

Bu çalışma, protez teknolojisinde konfor kadar güvenliğin de tasarım konusu olduğunu hatırlatıyor. Özellikle günlük hayatta fark edilmeyen baskı noktalarını erken yakalayabilen sistemler, yara ve ağrı döngüsünü başlamadan kesebilir.

Yine de laboratuvar başarısı ile gerçek yaşam kullanımı aynı şey değil. Bu tür sistemlerin geniş gruplarda, farklı protez türlerinde ve uzun süreli kullanımda ne kadar işe yaradığını görmek gerekecek.