I sensori radar misurano la forza muscolare in modo non invasivo / Radar sensors measure muscle forces non-invasively

I sensori radar misurano la forza muscolare in modo non invasivo / Radar sensors measure muscle forces non-invasively

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

I ricercatori dell'Università del Queensland hanno sviluppato sensori non invasivi per misurare la forza muscolare, un progresso che potrebbe migliorare le prestazioni dei dispositivi robotici indossabili per la mobilità.

I sensori radar a banda ultralarga misurano le variazioni elettromagnetiche nei muscoli durante la contrazione, consentendo ai ricercatori di raccogliere dati in un modo senza precedenti.

l responsabile della ricerca, il dottorando Christopher Bird, ha affermato che i sensori hanno il potenziale per diverse applicazioni, tra cui dispositivi robotici o protesici. 

"Fino ad ora non esisteva un modo per misurare con precisione le forze meccaniche prodotte dai muscoli durante la contrazione, senza ricorrere a procedure invasive", ha dichiarato Bird in un comunicato. 

“Quando utilizziamo un dispositivo robotico o protesico per aiutare le persone a muoversi, ad esempio in caso di sclerosi laterale amiotrofica od invecchiamento, vogliamo sapere quando ed in che misura tale dispositivo debba fornire assistenza alla persona. 

"Tuttavia, i nostri esoscheletri attuali si basano in genere su misure esterne per stabilire quando e quale tipo di supporto è necessario."

Le antenne radar a banda ultralarga, posizionate sulla superficie della pelle, inviano impulsi elettromagnetici ai muscoli e registrano come cambiano i segnali trasmessi e riflessi durante la contrazione muscolare. 

La professoressa associata Taylor Dick della Scuola di Scienze Biomediche dell'Università del Queensland  ha affermato che disporre di misurazioni accurate delle forze muscolari apre nuove possibilità per la riabilitazione, la prevenzione e il recupero dagli infortuni e l'assistenza alla popolazione anziana.

"In alcuni contesti riabilitativi, si utilizzano correnti elettriche per stimolare i muscoli di persone che hanno perso il controllo volontario, ma i muscoli possono affaticarsi rapidamente ed i tessuti possono danneggiarsi", ha affermato il dottor Dick. 

"Fino ad ora non esisteva alcuno strumento per misurare come o quando si verificherà tale danno." 

"Questa tecnologia offre enormi vantaggi: potrebbe aiutare gli atleti infortunati a determinare con precisione il momento migliore per tornare ad allenarsi con un minor rischio di recidiva, e consentirebbe a medici e pazienti di essere meglio informati prima di prendere decisioni chirurgiche o riabilitative." 

L'obiettivo dei ricercatori è quello di rendere i sensori in grado di misurare la forza muscolare in tempo reale, consentendo così il controllo di dispositivi di assistenza.

"Avere un sensore in tempo reale che calcola le forze prodotte sotto la pelle ed indica ad un dispositivo quando deve intervenire, è uno sviluppo entusiasmante", ha affermato Bird. 

Questo lavoro, svolto in collaborazione con l'Università Metropolitana di Oslo e l'Organizzazione per la Ricerca Scientifica e Industriale del Commonwealth (CSIRO), è descritto in dettaglio sulla rivista Science Robotics. 

ENGLISH

University of Queensland researchers have developed non-invasive sensors to measure muscle forces, an advance that could improve the performance of wearable robotic mobility devices.

Ultra-wideband radar sensors measure the electromagnetic changes in muscles as they contract, allowing researchers to collect data in an unprecedented way.

Research lead, PhD candidate Christopher Bird, said the sensors have the potential for several applications, including robotic or prosthetic devices. 

“Up until now there hasn’t been a way to accurately measure the mechanical forces being produced by muscles when they contract, without invasive procedures,’’ Bird said in a statement. 

“When we use a robotic or prosthetic device to help people move, say in motor neuron disease or ageing, we want to know when that device should give the person assistance and how much it should give. 

“But our current exoskeletons typically rely on external measures to prescribe when and what support is needed.”

Ultra-wideband radar antennas, which sit on top of the skin, send electromagnetic pulses into the muscles and record how the transmitted and reflected signals change as the muscle contracts. 

Associate Professor Taylor Dick from UQ’s School of Biomedical Sciences, said having accurate measurements of muscle forces opens possibilities for rehabilitation, injury prevention and recovery, and care for an ageing population.

“In some rehabilitation scenarios, electrical currents are used to stimulate muscles in people who have lost voluntary control, but muscle can fatigue quickly and tissue can be damaged,” said Dr Dick. 

“Until now, there’s been no tool to measure how or when that damage will occur.” 

“There are enormous benefits with this technology – it could help injured athletes accurately determine the best time to return to training with a lower risk of re-injury, and clinicians and patients can be better informed before surgical or rehabilitative decisions are made.’’ 

The researchers aim to enable the sensors to measure muscle forces in real time, allowing them to control assistive devices.

“Having a real-time sensor calculating the forces being produced under the skin, telling a device when it should be providing assistance, that’s an exciting development,” said Bird. 

This work, carried out in collaboration with Oslo Metropolitan University and the Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO), is detailed in Science Robotics. 

Da:

https://www.theengineer.co.uk/content/news/qu-radar-sensors-measure-muscle-forces-non-invasively?rcip=giuseppecotellessa%40libero.it&utm_campaign=Daily%20Bulletin%20-050826%20-%20Wednesday&utm_content=&utm_term=https%3A%2F%2Fwww.theengineer.co.uk%2Fcontent%2Fnews%2Fqu-radar-sensors-measure-muscle-forces-non-invasively&utm_medium=email&utm_source=The%20Engineer