Nowe nieinwazyjne sensory opracowane przez naukowców z University of Queensland mogą zmienić sposób działania egzoszkieletów i protez. Technologia wykorzystuje radar ultraszerokopasmowy do pomiaru sił wytwarzanych przez mięśnie podczas skurczu, bez konieczności wykonywania inwazyjnych badań. Zdaniem autorów rozwiązanie może znaleźć zastosowanie nie tylko w rehabilitacji, ale także w opiece nad osobami starszymi, medycynie sportowej oraz wspomaganiu pacjentów z chorobami neurologicznymi.
Z tego artykułu dowiesz się…
- Jak działa radar ultraszerokopasmowy służący do pomiaru siły mięśni.
- Dlaczego nowa technologia może zwiększyć skuteczność egzoszkieletów i protez.
- Jakie zastosowania sensory mogą znaleźć w rehabilitacji i medycynie sportowej.
- Nad jakim etapem rozwoju technologii pracują obecnie naukowcy.
Radar mierzy pracę mięśni bez ingerencji w organizm
Zespół badaczy z University of Queensland opracował sensory wykorzystujące radar ultraszerokopasmowy (ultra-wideband radar), które rejestrują zmiany elektromagnetyczne zachodzące w mięśniach podczas ich skurczu. Anteny umieszczane na powierzchni skóry wysyłają impulsy elektromagnetyczne i analizują sygnały odbite od tkanek, dzięki czemu możliwy jest pomiar sił generowanych przez mięśnie.
Jak wskazują autorzy badania, jest to pierwsza metoda pozwalająca w sposób nieinwazyjny ocenić mechaniczne siły powstające podczas pracy mięśni.
Dokładniejsze sterowanie egzoszkieletami i protezami
Lider projektu, doktorant Christopher Bird, podkreśla, że rozwiązanie może poprawić działanie urządzeń wspomagających poruszanie się.
Obecnie egzoszkielety i protezy wykorzystują głównie zewnętrzne wskaźniki do określania momentu oraz zakresu udzielanego wsparcia. Nowa technologia ma umożliwić bezpośredni pomiar aktywności mięśni odpowiedzialnej za wytwarzanie siły, co pozwoli dokładniej dopasować pracę urządzenia do potrzeb użytkownika.
Według Christophera Birda uzyskane wyniki przewyższyły oczekiwania zespołu badawczego.
Potencjalne zastosowania w rehabilitacji i medycynie sportowej
Associate Professor Taylor Dick z UQ School of Biomedical Sciences zwraca uwagę, że możliwość precyzyjnego monitorowania sił mięśniowych może znaleźć zastosowanie w wielu obszarach medycyny.
Jednym z nich jest rehabilitacja pacjentów, u których stosuje się elektryczną stymulację mięśni. Obecnie trudno jest ocenić moment, w którym dochodzi do nadmiernego zmęczenia mięśni lub uszkodzenia tkanek. Nowe sensory mogą dostarczyć takich informacji, ułatwiając bezpieczniejsze prowadzenie terapii.
Technologia może również wspierać medycynę sportową. Dokładniejsza ocena pracy mięśni może pomóc w określeniu optymalnego momentu powrotu zawodnika do treningów po urazie oraz ograniczyć ryzyko ponownej kontuzji. Dane z sensorów mogą także stanowić dodatkowe wsparcie przy podejmowaniu decyzji dotyczących leczenia operacyjnego lub rehabilitacji.
Kolejny etap to pomiary w czasie rzeczywistym
Naukowcy planują dalszy rozwój technologii, aby sensory mogły analizować siły mięśniowe w czasie rzeczywistym. W przyszłości takie dane mogłyby być wykorzystywane bezpośrednio przez egzoszkielety i inne urządzenia wspomagające ruch, które automatycznie dostosowywałyby poziom wsparcia do aktualnej pracy mięśni użytkownika.
Autorzy badania wskazują, że takie rozwiązanie mogłoby zwiększyć skuteczność urządzeń wspierających osoby z chorobami neuronu ruchowego, pacjentów po urazach oraz seniorów wymagających pomocy podczas poruszania się.
Badanie opublikowano w „Science Robotics”
W badaniach uczestniczyli naukowcy z University of Queensland, Oslo Metropolitan University oraz Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO). Projekt był współfinansowany przez Australian Government Research Training Program Scholarship oraz CSIRO Top-Up Scholarship.
Wyniki prac opublikowano na łamach czasopisma „Science Robotics”.
Główne wnioski
- Naukowcy z University of Queensland opracowali nieinwazyjne sensory, które wykorzystują radar ultraszerokopasmowy do pomiaru sił generowanych przez mięśnie.
- Technologia może zwiększyć precyzję działania egzoszkieletów i protez, dostarczając informacji o pracy mięśni zamiast opierać się wyłącznie na zewnętrznych wskaźnikach.
- Rozwiązanie ma potencjał w rehabilitacji, medycynie sportowej i opiece nad seniorami, pomagając oceniać obciążenie mięśni oraz wspierać decyzje terapeutyczne.
- Kolejnym celem jest pomiar sił mięśniowych w czasie rzeczywistym, co pozwoli automatycznie dostosowywać poziom wsparcia oferowanego przez urządzenia wspomagające ruch.
Źródło:
- https://news.uq.edu.au/2026-07-muscle-radar-unlocks-potential-future-robotic-limbs
