Bagaimana memanfaatkan sensor ultrasonik pada tangan buatan atau palsu? Tindakan neuroprosthetics atau prostetik saraf merupakan disiplin yang berkaitan dengan ilmu saraf dan teknik biomedis yang fokusnya adalah prostesis saraf tangan palsu.
Penulis/editor: Rayendra L Toruan
mmINDUSTRI.co.id – Fraunhofer (sumber): Dengan memanfaatkan sensor ultrasonik merupakan aksi bagi orang yang kehilangan tangan. Orang tersebut menggunakan tangan buatan atau palsu yang berfungsi dan bermanfaat dalam melakukan aktivitas kehidupan sehari-hari.
Hasil temuan para peneliti di Fraunhofer yang bekerja sebagai bagian dari proyek penelitian di Uni Eropa dengan tujuan mulia untuk meningkatkan kontrol tangan palsu hingga ke ujung jari individu. Kehidupan mereka menjadi normal seolah tidak kehilangan tangan yang sebenarnya.
Alih-alih elektroda konvensional yang mendeteksi impuls saraf di jaringan otot lengan, elektroda ini justru mengandalkan sensor ultrasonik.
Ini berarti perintah dapat dijalankan dengan akurasi dan sensitivitas yang jauh lebih tinggi. Pada tahap selanjutnya, para peneliti ingin membuat desain dua arah agar saraf di otak juga menerima rangsangan sensorik dari prosthesis yang berasal dari lengan palsu.
Bersama dengan mitra proyeknya, peneliti Fraunhofer telah menunjukkan bahwa pengendalian tangan palsu dapat ditingkatkan secara signifikan dengan menggunakan sensor ultrasonik.
Seseorang yang kehilangan tangannya setelah kecelakaan, misalnya, mungkin dapat mengontrol masing-masing jari pada prostesis dengan lebih baik dan menggerakkannya bahkan lebih tepat daripada yang sebelumnya dapat dilakukan dengan prostesis mioelektrik, dalam istilah teknisnya.
Prostesis saraf merupakan serangkaian perangkat yang dapat menggantikan modalitas motorik, sensorik, atau kognitif yang mungkin telah rusak akibat cedera atau penyakit.
Implan saraf dirancang sedemikian rupa sehingga sekecil mungkin agar minim invasif, terutama di area sekitar otak, mata, atau koklea. Implan ini biasanya berkomunikasi dengan pasangan prostetiknya secara nirkabel.
Dikutip dari wikipedia.org daya saat ini diterima melalui transmisi daya nirkabel melalui kulit. Jaringan di sekitar implan biasanya sangat sensitif terhadap kenaikan suhu, yang berarti bahwa konsumsi daya harus minimal untuk mencegah kerusakan jaringan.
Prostesis mioelektrik biasanya bekerja dengan elektroda yang dipasang pada kulit, yang menangkap sinyal listrik dari kontraksi otot dan meneruskannya ke modul elektronik, yang pada gilirannya mengontrol prostesis.
Melalui proyek SOMA (antarmuka perifer USG dan model in-vitro sistem somatosensori manusia dan otot untuk decoding motorik dan pemulihan sensasi somatik pada orang yang diamputasi), para ilmuwan di Institut Fraunhofer untuk Biomedical Engineering IBMT di Sulzbach, Saarland, Jerman sukses mengadopsi pendekatan baru.
Mereka menggunakan sensor ultrasonik yang secara terus menerus mengirimkan gelombang suara ke jaringan otot di lengan bawah.
Menurut arduinoindonesia.id sensor ultrasonik merupakan sensor yang menggunakan gelombang ultrasonik untuk mendeteksi keberadaan suatu benda dengan memperkirakan jarak antara sensor dan benda tersebut.
Sensor berfungsi untuk mengubah besaran fisis (bunyi) menjadi besaran listrik begitu pula sebaliknya. Gelombang ultrasonik memiliki frekuensi sebesar 20.000 Hz. Bunyi tersebut tidak dapat didengar oleh telinga manusia.
Bunyi tersebut dapat didengar oleh hewan tertentu seperti anjing, kelelawar dan kucing. Bunyi gelombang ultrasonik dapat merambat melalui zat cair, padat, dan gas.
Sensor ultrasonik HC-SR04 merupakan sensor siap pakai yang berfungsi sebagai pengirim, penerima dan pengontrol gelombang ultrasonik. Sensor ini bisa digunakan untuk mengukur jarak benda dari 2 cm – 4 m dengan akurasi 3 mm.
Berbeda dengan impuls listrik, gelombang suara dipantulkan oleh jaringan. Waktu yang dibutuhkan sinyal pantulan untuk merambat memberikan informasi tentang kedalaman fisik untaian otot yang memantulkan gelombang suara masing-masing.
Hal ini memungkinkan kontraksi pada jaringan otot yang dipicu oleh rangsangan saraf di otak dipelajari dengan sangat rinci. Hal ini berarti pola aktivasi khas pada otot, yang mewakili gerakan tangan atau jari tertentu, dapat diidentifikasi.
Tujuan proyek SOMA adalah agar perangkat lunak yang dikendalikan artificial intelligence (AI) atau kecerdasan buatan dalam kotak elektronik kompak yang dikenakan di tubuh pasien dapat mengambil alih tugas identifikasi.
Perangkat elektronik tersebut dapat mengirimkan sinyal yang diterjemahkan sebagai perintah ke aktuator di tangan palsu, sehingga memicu pergerakan jari palsu. Perintah kontrol dideteksi, dianalisis, dan dikirimkan semuanya secara real time.
Proyek Uni Erppa yang didasarkan pada penelitian fundamental ini saat ini masih dalam tahap laboratorium. Transduser ultrasonik dan elektronik menghasilkan sinyal dan memecahkan kode gelombang suara yang dipantulkan kembali.
Data ini kemudian diteruskan ke PC tempat AI mulai menganalisis. Perangkat elektronik kemudian mengirimkan sinyal yang diterjemahkan sebagai perintah ke aktuator di tangan palsu, sehingga memicu gerakan jari.
Keunggulan teknologi memanfaatkan sensor ultrasonik kian jelas
“Kontrol berbasis ultrasonik bekerja dengan sensitivitas dan akurasi yang lebih besar dibandingkan dengan elektroda. Sensor mampu mendeteksi berbagai tingkat kebebasan seperti melenturkan, memanjangkan, atau memutar,” tutur Dr. Marc Fournelle.
Ia merupakan kepala kelompok Sensor & Aktuator di Fraunhofer IBMT, yang bertanggung jawab untuk mengembangkan sensor ultrasonic di proyek SOMA tersebut. Apakah perbedaan waktu mengungkapkan informasi kedalaman dan lokasi?
Untuk mencapai presisi dan keandalan yang tinggi, transduser suara piezoelektrik mengirimkan impuls ke jaringan otot puluhan kali per detik pada frekuensi berkisar antara 1 dan 4 MHz. Selanjutnya minimal 20 sensor yang saling terhubung.
Selain informasi kedalaman, setiap sensor juga memberikan data tentang posisi untaian otot yang baru saja mengirimkan gelombang kembali.
Data yang dikumpulkan tentang lokasi dan kedalaman sinyal telah disortir terlebih dahulu sebelum AI mulai bekerja.
Mengintegrasikan Sensor ke Gelang yang Tersembunyi 