Robotické rameno pojmenované po Lukovi Skywalkerovi umožňuje amputovanému dotyku a opětovnému pocitu: „Skoro mě to rozplakalo“

Všechny Novinky
Foto: Dan Hixson / University of Utah College of Engineering

Díky průkopnickému novému technologickému úspěchu měl amputovaný Keven Walgamott dobrý „pocit“ z toho, že pomocí své nové robotické paže sbíral vejce, aniž by je drtil.

To, co se zdá téměř všem ostatním jednoduché, může být pro Walgamotta spíše herkulovský úkol, který před 17 lety při elektrické nehodě přišel o levou ruku a část paže. Když však vzal vajíčko, zkoušel prototyp špičkové protetické paže s prsty, které se mohou nejen pohybovat, ale také se pohybovat svými myšlenkami - a to díky týmu biomedicínského inženýrství na univerzitě v Utahu , „cítil“ vejce dostatečně dobře, aby jeho mozek mohl říct protetické ruce, aby nestlačila příliš silně.


Je to proto, že tým vedený docentem biomedicínského inženýrství na univerzitě v Utahu Gregory Clarkem vyvinul způsob pro „LUKE Arm“ (pojmenovaný podle robotické ruky, kterou Luke Skywalker získal vStar Wars: The Empire Strikes Back) napodobuje způsob, jakým lidská ruka cítí objekty vysíláním příslušných signálů do mozku.

Jejich nálezy byly publikovány v novém příspěvku, jehož spoluautorem je doktorand biomedicínského inženýrství U Jacob George a další kolegové v posledním vydání časopisu Vědecká robotika .

PŘEKONTROLOVAT: „Není to docela oblek Ant-Mana“, ale vědci objevují, jak zmenšit objekty na 1 000. jejich původní velikost

'Změnili jsme způsob, jakým posíláme tyto informace do mozku, aby odpovídaly lidskému tělu.' A díky sladění s lidským tělem jsme mohli vidět vylepšené výhody, “říká George. 'Děláme biologicky realističtější signály.'


To znamená, že amputovaná osoba, která nosí protetickou paži, může cítit dotek něčeho měkkého nebo tvrdého, přesně pochopit, jak to zvednout, a provádět jemné úkoly, které by jinak nebyly možné pomocí standardní protézy s kovovými háčky nebo drápy na ruce.

'Skoro mě to rozplakalo,' říká Walgamott o prvním použití ramene LUKE během klinických testů v roce 2017. 'Bylo to opravdu úžasné.' Nikdy jsem si nemyslel, že se v té ruce znovu budu cítit. “


Keven Walgamott a rameno LUKE - Fotografie od University of Utah Center for Neural Interfaces

Walgamott, realitní agent z West Valley City v Utahu, a jeden ze sedmi testovaných subjektů na univerzitě v Utahu, byl schopen trhat hrozny, aniž by je drtil, sbírat vejce, aniž by je praskal, a s citem držet ruku své ženy v prstech podobných těm, které jsou schopné tělesně postižené osoby.

'Jednou z prvních věcí, které chtěl udělat, bylo nasadit si snubní prsten.' To je těžké udělat jednou rukou, “říká Clark. 'Bylo to velmi dojemné.'

To, jak se těchto věcí dosáhne, je složitá řada matematických výpočtů a modelování.

KOUKNI SE: Táta navrhuje plovoucí dron, který by mohl zabránit desítkám potenciálních utonutí


Rameno LUKE je ve vývoji již asi 15 let. Samotné rameno je vyrobeno převážně z kovových motorů a dílů s čirým křemíkovým „povrchem“ na ruce. Je napájen z externí baterie a připojen k počítači.

Mezitím tým University of Utah vyvíjí systém, který umožňuje protetické paži proniknout do nervů nositele, což je jako biologické dráty, které vysílají signály do paže k pohybu. Dělá to díky vynálezu zvanému Utah Slanted Electrode Array. Array je svazek 100 mikroelektrod a vodičů, které jsou implantovány do nervů amputované osoby v předloktí a připojeny k počítači mimo tělo. Pole interpretuje signály ze zbývajících nervů paže a počítač je převádí na digitální signály, které říkají paži, aby se pohybovala.

Ale funguje to i jinak. Provádění úkolů, jako je zvedání předmětů, vyžaduje více než jen mozek, který říká ruce, aby se pohnula. Protetická ruka se také musí naučit „cítit“ předmět, aby věděla, jak velký tlak je třeba vyvinout, protože na to nemůžete přijít pouhým pohledem.

VÍCE: První aplikace pro chytré telefony pro detekci infekcí uší u dětí by mohla ušetřit zbytečné návštěvy lékaře

Nejprve má protetická paže v ruce senzory, které vysílají signály do nervů prostřednictvím pole, které napodobuje pocit, který ruka dostane, když něco uchopí. Stejně důležité je ale to, jak jsou tyto signály vysílány. Zahrnuje pochopení toho, jak váš mozek jedná s přechody v informacích, když se něčeho poprvé dotkne. Při prvním kontaktu s předmětem vybuchne impulsy nervů do mozku a poté se zužuje. Znovu vytvořit to byl velký krok.

'Pouhé poskytnutí senzace je velký problém, ale způsob, jakým tyto informace odesíláte, je také kriticky důležitý, a pokud je učiníte biologicky realističtějšími, mozek jim to lépe porozumí a výkonnost tohoto senzace bude také lepší,' říká Clark .

K dosažení tohoto cíle použil Clarkův tým matematické výpočty spolu se zaznamenanými impulsy z paže primáta k vytvoření přibližného modelu toho, jak lidé přijímají tyto různé signální vzorce. Tento model byl poté implementován do systému LUKE Arm.

KOUKNI SE: Vědci, inspirovaní knihou o střední škole, vytvářejí čističku vody ve tvaru růže, jejíž výroba je pouze 2 centy

Kromě vytvoření prototypu ramene LUKE se smyslem pro dotek již celkový tým vyvíjí verzi, která je zcela přenosná a nemusí být připojena k počítači mimo tělo. Místo toho by bylo vše připojeno bezdrátově, což by nositeli poskytlo úplnou svobodu.

Clark říká, že Utah Slanted Electrode Array je také schopen vysílat signály do mozku pro více než jen pocit dotyku, jako je bolest a teplota, ačkoli článek se primárně zabývá dotykem. A zatímco se jejich práce v současné době týkala pouze amputovaných osob, které ztratily končetiny pod loktem, kde jsou umístěny svaly pro pohyb ruky, Clark říká, že jejich výzkum by mohl být aplikován také na ty, kteří ztratili ruce nad loktem.

Clark doufá, že v roce 2020 nebo 2021 si budou moci tři testované osoby vzít rameno k použití domů, dokud nebude schválen federálními předpisy.

Přetištěno z University of Utah

(HODINKYpaže v akci ve videu níže)

Buďte si jisti a sdílejte sílu dobrých zpráv se svými přáteli na sociálních médiích ...